WO2018233867A1 - Method for the simulation-based optimisation of the form of a three-dimensional component to be developed and subsequently produced, more particularly additively produced - Google Patents

Method for the simulation-based optimisation of the form of a three-dimensional component to be developed and subsequently produced, more particularly additively produced Download PDF

Info

Publication number
WO2018233867A1
WO2018233867A1 PCT/EP2018/000306 EP2018000306W WO2018233867A1 WO 2018233867 A1 WO2018233867 A1 WO 2018233867A1 EP 2018000306 W EP2018000306 W EP 2018000306W WO 2018233867 A1 WO2018233867 A1 WO 2018233867A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
component
heat dissipation
local
dissipation capability
local heat
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/000306
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2018233867A8 (en
Inventor
Vasily POLSHIKHIN
Original Assignee
Amsis Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amsis Gmbh filed Critical Amsis Gmbh
Publication of WO2018233867A1 publication Critical patent/WO2018233867A1/en
Publication of WO2018233867A8 publication Critical patent/WO2018233867A8/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20Direct sintering or melting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/80Data acquisition or data processing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10Geometric CAD
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/10Numerical modelling
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2113/00Details relating to the application field
    • G06F2113/10Additive manufacturing, e.g. 3D printing
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/08Thermal analysis or thermal optimisation
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/18Manufacturability analysis or optimisation for manufacturability
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a method for simulation-based optimization of the shape of a three-dimensional component to be developed and later, in particular additive, to be produced.
  • the present invention relates to a method for the automated optimization of the component topology for the purpose of better heat dissipation.
  • component is intended to cover both the actual component alone and the actual component including support structure.
  • an optimization of the topology (shape) of a three-dimensional component to be developed and later, in particular additive, to be produced takes place structurally.
  • the focus of the known optimization is the goal to reduce the mass of the component with a constant strength.
  • the adaptation of the component geometry is based on mechanical calculations.
  • Thermal calculations or simulations are used in the design of such components, such as cooled tools or heat exchangers. Due to the calculations of the temperature distribution, manual adjustments are made according to the method of trial-and-error of the component geometry. The thermal calculations are repeated for the adjusted geometries until the developer releases the final component geometry.
  • the thermal process plays an important role. Stowage areas of the heat can adversely affect the final properties of the component as well as the quality of the surface. From practice it is already known that certain geometries for the process from a thermal point of view are very unfavorable.
  • CONFIRMATION COPY A well-known example of such an unfavorable geometry are channels which are oriented transversely to the construction direction and have a round cross-section. In the upper part of the channel, the process heat accumulates, which leads to increased sintering effects in this area. These areas must be supported to better transport the heat down, which reduces the permeability of the channels. Therefore, it is recommended to design a cross section in the form of a "falling droplet" with the orientation of the tip of the droplet in the direction of construction already in the design of such channels.This geometry dissipates the heat better and also makes it possible to dispense with the support points. The task of manual design with the tip always in the direction of construction, however, is not trivial when a channel along a very complex direction-changing three-dimensional line runs, which is very often the case in the contour near cooling of the tool surfaces.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a method for simulation-based automated thermal optimization of the component geometry to improve the heat dissipation.
  • This process optimizes thermally stressed components for their use (for example, tools with near net cooling).
  • a particularly important field of application is the optimization of the topology of additively manufactured components for better heat dissipation during the build-up process. Due to the process-oriented optimization of the component topology, it will be possible to avoid heat build-up in the component and also to reduce the number of necessary support points or support structures. In addition, the support structures around the generated component are also thermally optimized to perform the same function with less mass.
  • this object is achieved by a method for simulation-based optimization of the shape of a three-dimensional component to be developed and later, in particular additively produced, wherein, starting from an initial shape of the component to be developed, the shape iteratively by addition or / and subtraction of component volume of local Component location is optimized based on simulation-based local heat dissipation capability values or a function thereof during manufacture and / or application of the developed device.
  • the local heat dissipation capability is calculated as a divergence of a heat flow or as a function thereof, in particular as a time integral of the divergence of the heat flow over a specific time interval.
  • the local heat dissipation capability is calculated as the divergence of the negative product of a thermal conductivity of the component starting material and a local temperature gradient, in particular as a time integral of the divergence of said product in a specific time interval.
  • the local heat dissipation capability is calculated on the basis of a temporal derivative of the local temperature or a function thereof, in particular as a time integral of the negative product of the temporal derivative of the local temperature, the heat capacity of the component starting material and the density of the component starting material in a specific time interval becomes.
  • the local heat dissipation capability is calculated as the difference between a heat input and the product of the temporal derivative of the local temperature, the heat capacity of the component starting material and the density of the component starting material or as a function of said difference, in particular as a time integral of that difference over a given time interval.
  • the heat input is set equal to zero.
  • the phases of a "pure cooling" of a component layer are simulated, ie the times of cooling immediately after heating with the heat source
  • the heat source eg laser
  • the times of "pure cooling” in each point of a device layer normally much larger than the times of heating with the heat source.
  • an “energetic replacement” or “energetic equivalent” of a heat source such calculations will have an artificial initial condition in which the initial temperature of the next layer is higher than the initial temperature of the preliminary layer.
  • Such an initial condition provides a slope of the initial temperature in the direction of construction (see below).
  • the heat capacity and the density of the component starting material are assumed to be constant.
  • a numerical simulation of the temperature distribution in the whole component is carried out starting from an initial temperature distribution in order to determine the local heat dissipation capability.
  • initial temperatures are assumed to be constant across the mounting direction.
  • a boundary condition for the numerical simulation of the temperature distribution is defined such that there is complete thermal isolation of the entire calculation area.
  • the calculation of the temperature distribution is carried out by a numerical method, such as the method of finite differences or finite elements, for the solution of the partial heat dissipation equation.
  • changing the initial shape of the component by adding and / or subtracting a component volume at local locations of the component includes comparing the simulation-based local thermal dissipation capability values with a local thermal dissipation capability limit.
  • the method comprises a) dividing the component volume into individual volume elements, b) determining the component region to be optimized, c) determining the limit of the heat dissipation capability and the target value of the heat dissipation capability and a maximum number of calculation cycles d) a first calculation e) Comparison of the values of the calculated local heat dissipation capability in individual volume elements of the component region to be optimized with the limit value of the heat dissipation capability.
  • step (e) Change of the component volume in the component region to be optimized by addition of new volume elements and / or subtraction of existing volume elements the comparison of the values in step (e), g) recalculation of the heat dissipation capability in the whole component taking into account the added and / or subtracted volume elements, and h) repeating steps (e) through (g) until a predefined number of repetition steps are reached or until the target local heat dissipation capability is reached in each volume element of the device.
  • a change in the component volume is carried out by subtraction of volume elements at the local locations at which the value of the heat dissipation capability is lower than the limit value of the heat dissipation capability.
  • a process is performed wherein a change in component volume is made by subtracting volume elements at the local locations where the value of local heat dissipation capability is higher than the local heat dissipation capability limit.
  • a change of the component volume takes place by addition of new volume elements at the local locations of the component surface at which the value of the local heat dissipation capability is lower than the limit value of the local heat dissipation capability.
  • a change in the component volume takes place by addition of new volume elements at the local locations of the component surface at which the value of the local heat dissipation capability is higher than the limit value of the local heat dissipation capability.
  • a change in component volume may be made by adding new volume elements at the local locations of the device surface where the value of local heat dissipation capability is greater than the local heat dissipation capability limit.
  • At least two non-adjacent localities on a surface of a component having dissimilar values of local heat dissipation capability are interconnected by the addition of the new volume elements.
  • the addition and / or subtraction of Volume elements is performed so that the average local heat dissipation capability in this cross section or part of this cross section is in an interval between predefinable minimum and maximum local thermal dissipation target values.
  • the addition and / or subtraction of volume elements for at least two different component sections with orientation transverse to the mounting direction is performed so that the mean value of the local heat dissipation capability in both component sections in an interval between predefinable minimum and maximum target values the local heat dissipation ability is.
  • the present invention provides one or more computer-readable media / media that includes computer-executable instructions that, when executed by a computer, cause the computer to perform the method of any one of claims 1 to 22 perform.
  • the present invention is based on the surprising finding that thermal dissipation during production of the component can be improved by "thermal" topology optimization.Of course, after the "thermal" topology optimization has been performed, it must be checked whether the proposed modified component is mechanically optimized.
  • Figure 1 is a schematic representation for explaining the definition of the local
  • FIG. 2 initial conditions for a component
  • FIG. 3 shows an initial distribution of isotherms in a component, a change in the temperature distribution in a component, a calculated temperature distribution and a calculated distribution of the local heat dissipation capability in a component at a time T;
  • Phases of a method for simulation-based optimization of the shape of a to be developed and later, in particular additive, to produce three-dimensional component according to a particular embodiment of the present invention a schematic representation of the topology optimization of a channel in a component; for example, an initial constant temperature gradient in the direction of construction (z-axis) of a rod-shaped component; for example, a rod-shaped component with orientation exactly in the direction of construction (z-axis); the rod-shaped component of Figure 8b at an angle cd to the horizontal; the rod-shaped component of Figure 8b at an angle a 2 to the horizontal, with c> a 2 ; a schematic representation of the topology optimization of the component of Figure 8c; schematic representations (top) and examples (bottom) for a topology optimization of the components according to the components in Figures 8b - 8d; Figure Ii is a schematic representation of the topology optimization of a component in order to reduce a support structure;
  • FIG. 12 shows the component of FIG. 1 with, by way of example, a reduced support structure
  • FIG. 13 shows, by way of example, a schematic representation of topology optimization for the purpose of designing and optimizing a support structure
  • Figure 14 shows two examples of topology optimization for design
  • FIG. 15 shows, by way of example, a schematic representation of topology optimization for
  • the local heat dissipation capability characterizes the ability of a particular device area to remove the heat.
  • the heat dissipation capability D (“dissipation") of the component layer is defined as the integral of the heat flow q over the surface s (FIG. 1):
  • the local heat dissipation capability can be calculated from the heat equation:
  • Q is the power of the heat source in volume V
  • c is the heat capacity
  • p is the density
  • is the time.
  • the local heat dissipation capability D loc is then defined as follows: dT
  • the local heat dissipation capability depends not only on the material properties (heat conduction, heat capacity, density) and heat input. It is also affected by the boundary conditions, such. As the local component geometry, strongly influenced.
  • the local component geometry is also taken into account.
  • This representation of the local heat dissipation capability allows a simple determination of the ability of a particular point to dissipate the heat at a given time.
  • is the change of the enthalpy in the time interval from o to ⁇ .
  • the local thermal conductivity can be characterized by the change in temperature:
  • the two representations of the local heat dissipation capability can be easily determined by calculating the temperature field (thermal calculation).
  • the heat in an additive process is normally removed mainly downwards, from a generated component layer into the interior of the component.
  • the value of local heat dissipation capability indirectly indicates the amount of "cold" consolidated material below the particular point of the device layer, the more "cold" material mass is below a particular point of a device layer, the higher the value of local heat dissipation capability , Calculation method for determining local heat dissipation capability
  • the thermal simulations for determining the local heat dissipation capability can be performed with all numerical methods for the solution of the partial heat equation, such. For example, the finite element method or the finite difference method.
  • the determination of the local heat dissipation capability can be faster.
  • an artificial temperature distribution with the temperature rising in the direction of construction and a constant temperature gradient, is used as the initial condition.
  • Such an initial condition mimics the temperature distribution in the real building process.
  • the heat flow at the beginning of the calculation takes place exclusively downwards (in the Z direction).
  • an "artificial" temperature distribution with increasing temperature in the direction of construction is used.
  • the initial temperature gradients T in the x and y directions are used as zero (see Figure 2a; with a channel 12):
  • a particularly effective variant of the abovementioned initial condition represents a constant temperature gradient in the direction of construction (see FIG. 3b):
  • the constant initial temperature gradient in the assembly direction predefined for each point of the component and therefore also for each component layer, has the same zero value of the local heat dissipation capability:
  • the zero value of the local heat dissipation capability for each point of the device provides a convenient starting point to represent subsequent changes in local heat dissipation capability at each component point.
  • FIG. 3 shows the initial distribution of the isotherms in a component 10 with a channel 12.
  • a zero value of the temperature gradient transversely to the mounting direction leads to the formation of flat isolines (Ti Tj. Ti%) Of the temperature field.
  • the initial temperature distribution is simply assumed.
  • both simplified solutions such as a fast 1- or 2-dimensional calculation of the Temperature field used in the construction process as well as experimental measurements.
  • can be, for example, the time from which nothing ceases as a result of the calculation or not much changes, that is, a stationary or near-steady state is reached.
  • boundary conditions can also be defined. Some particularly advantageous boundary conditions should be mentioned separately:
  • the heat flow at the top C [(top) and at the bottom Q (bottom) is constant and corresponds to the given initial constant temperature gradient grad (T (x, y, z, o)) in the component:
  • the other edges of the component are thermally insulated, which means that the temporal heat flow always has a zero value.
  • the initial local heat dissipation capability has a zero value at each point in the calculation area (justification given above).
  • this constraint ensures a flow of the same amount of energy through the entire computation area.
  • This variant of the boundary conditions is particularly suitable for determining the local heat dissipation capability in local areas of the component.
  • Such local calculations for example, examine the heat build-up in the vicinity of a channel or defect, such as a pore or other undesirable void.
  • the local calculations of this kind can find an application in the context of a monitoring system (see below).
  • a full thermal isolation of the entire calculation area represents a variant of the boundary conditions, which is very well suited for the determination of the local heat dissipation capability in the components (in the context of the so-called global calculations (thermal calculation of the whole component)). It may then be sufficient to calculate up to a first maximum of the temperature change (and not up to a stationary or almost stationary state).
  • the new method provides for a targeted local material adaptation (subtraction or addition) depending on the value of local heat dissipation capability (Figure 6).
  • the subtractive method variant may comprise the following steps: a first thermal calculation of the distribution of the local heat dissipation capability in the entire component 10,
  • Definition of the device area to be optimized e.g., areas having a negative local heat sink capability) based on a threshold of a desired local heat dissipation capability
  • this process repeats as soon as at any point (or point) of the optimized surface or in any point of the component (or in a particular point of the component) the value of local heat dissipation capability exceeds a predefined local threshold Heat dissipation capability exceeds.
  • the additive method may comprise the following steps: a first thermal calculation of the local heat dissipation capability distribution in the entire component 10,
  • Definition of the device area to be optimized e.g., regions having a positive local heat dissipation capability
  • a threshold of a desired local heat dissipation capability e.g., regions having a positive local heat dissipation capability
  • a particularly effective method of addition is to add the material to a surface which has been bounded by an isoline of local heat dissipation capability ( Figure 6, lower portion of the optimized cooling channel 12). The locally added amount of material can be calculated as a function of the value of local heat dissipation capability on that surface.
  • a combination of the two methods described above can be used very effectively at the same time, as has been illustrated in FIG. 6 using the example of optimizing a cooling channel 12.
  • the limits of the new channel geometry have a total of a higher heat dissipation capability in comparison with the limits of the old geometry.
  • the new drop-shaped geometry also has great advantages in terms of production by means of additive manufacturing. It is expected that less powder will be sintered in the upper part of the cooling channel. This avoids the danger that the cooling channels will be clogged completely or partially by the sintered powder.
  • the new teardrop-shaped geometry need not be provided with support structures or support structures, since almost all areas of the surface are oriented in the overhang at an angle of more than 45 ° to a building panel (not shown). In contrast, the original circular geometry would have to be supported, which would have a negative effect on the permeability of the cooling channel.
  • a further advantageous variant of the method is based on the optimization of the topology on the basis of the condition of the same integral heat dissipation capability. Normally, different heat flows through the different cross-sections of the components. A significant reduction in the mass of the components can be achieved by optimizing the components topologically so that over any cross-section always the same (or comparable) amount of heat is transported away.
  • the cross-sectional area is designed so that a following condition is met:
  • Dloc int is the local heat dissipation capability
  • A is the area of a cross section
  • DA is a limit
  • ADA is the tolerance range of the desired integral heat dissipation capability.
  • FIG. 7 shows a further particular embodiment of a method for simulation-based optimization of the shape of a three-dimensional component to be developed and later, in particular additive, to be produced.
  • a component 10 should have a channel 12.
  • the channel 12 has a circular cross-section.
  • the surface of the channel is identified by the reference numeral 13.
  • Simulation-based calculations have revealed that the device will have a base surface 17 with a high local heat dissipation capability and a surface 16 to support with a low local heat dissipation capability.
  • a connection or bridging from the surface 16 to the base surface 17 and thus better heat dissipation from the surface 16 is achieved.
  • FIGS. 8 to 10 serve to illustrate a method for simulation-based optimization of the shape of a three-dimensional component to be developed and later, in particular additive, according to a particular embodiment of the present invention, the component being geometrically identical but differently oriented in the construction space.
  • FIG. 8 a shows an initial, constant temperature gradient in the direction of construction (z-axis). This mimics the temperature gradient in the buildup process. It is the same for all three rod-shaped components shown in FIGS. 8b to 8d which are geometrically identical but differently oriented in the construction space.
  • the rod-shaped component 20 is oriented exactly in the direction of construction (z-axis).
  • the same component 20 is arranged with different orientations with regard to the construction direction or horizontal (angle cti and a 2 ).
  • the component 20 is an axisymmetric cylindrical rod.
  • the cross section of the rod-shaped member 20 will change depending on the orientation to the mounting direction or to the horizontal.
  • the surface 23 of the component is a region 26 with a low heat dissipation capability, a region 27 with a high heat dissipation capability, an axis of symmetry Xi or the orientation of the element Component 20, a projection xy a plane with orientation parallel to a build platform (not shown) or transverse to the mounting direction (z-axis) and a viewing plane Xi yi (see also Figure 10).
  • FIG. 10 shows a cross-sectional view (viewing plane) for the component 20 according to FIGS. 8b-8d above in FIG. 9) and the original round surface of the component 20 and, if present, a region 26 with a low heat dissipation capability and a region 27 with a high heat dissipation capability.
  • FIG. 10a relating to the component according to FIG. 8b
  • the topology does not change since the heat dissipation capability in cross section is the same everywhere.
  • a change in the topology in the cases shown in FIGS. 10b and 10c and relating to the component 20 according to FIGS. 8c and 8d is made by: an increase in volume in the region 27 of higher heat dissipation capability and a subtraction of the volume in the region 26 of low heat dissipation capability.
  • FIG. 11 a shows a rod-shaped, axisymmetric component 30 with a rod diameter d a and a conical surface 33 at the lower end of the component 30, the tip of the cone being oriented counter to the construction direction (z-axis). Since the surface 33 extends to the tip at an angle ct 3 to the z-axis (see Figure 11a) and the angle a 3 is greater than 45 degrees, the surface 33 must be supported (see also supporting elements 35 in Figure 12a).
  • Figure 11a additionally shows a region 36 with a low heat dissipation capability.
  • a heat accumulation with the lowest heat dissipation capability forms just at the tip of the cone.
  • FIG. 11b shows a new surface 34 of the component 30 after a topology optimization according to a particular embodiment of the present invention.
  • the topology is changed by addition of volume in the low heat dissipation capability region 36. In this case, more volumes are added at local points where the heat dissipation capability is lower. This results in the new surface 34.
  • This surface 34 must be less supported compared to the initial surface 33, since in a large part of the new surface 34, the angle ⁇ between a tangent to the new surface 34 and the mounting direction (z-axis) is more than 45 degrees.
  • FIG. 12 shows a non-optimized (see FIG. 12a) and an optimized (see FIG. 12b) component 30 from FIG. 11 with corresponding support elements 35.
  • FIG. 12b fewer support elements are required than in the case shown in FIG. 12a.
  • FIGS. 13 and 14 serve to illustrate examples of a thermal topology optimization for an additive buildup process for the purpose of designing and optimizing a support structure.
  • FIG. 13 shows a side view (FIG. 13a) and a front view (FIG. 13b) of a component 40 and isolines 48 of the local heat dissipation capability Di n t loc .
  • a low heat dissipation capability region 46 and a high heat dissipation capability region 47, and a build platform 41 are also shown.
  • support elements 45 are designed by connecting the region 46 with a low heat dissipation capability (see FIG. 13) and a region 47 with a high heat dissipation capability (see FIG. 13) by means of plate-shaped support elements 45.
  • the support elements 45 are optimized by subtracting a volume from the region 47 having a higher heat dissipation capability. In this case, the volume of the support elements 45 is reduced from bottom to top.
  • the final geometry results from a condition that the heat dissipation capability on the supported surface 42 is greater than a critical threshold Cthr (threshold).
  • Cthr critical threshold
  • the isoline 48 shown in FIG. 14 c represents the course of this boundary in the support element 45.
  • FIG. 15 shows an example of a thermal topology optimization for the design of conformal cooling in a tool for better dissipation of the heat.
  • a component 50 which is for example a lower part of a tool, is formed radially symmetrically with an inner diameter d, n and an outer diameter ct.
  • the component 50 has a surface 52 which is to be cooled.
  • Reference numeral 53 denotes the initial geometry of the conformal cooling channels 53.
  • the cooling channels extend radially symmetrically about an axis m and thus form rings close to the surface 52.
  • Reference numeral 54 in FIG. 15b denotes a new, optimized geometry of the cooling channels. Both in the figure 15a and in the figure 15b, the thermal load (heat flows) q ra d, qaxiai are shown on the surface 52. These, on the surface of the tool during its use resulting heat flows are to be removed via the cooling channels.
  • the new cooling channels have been obtained by means of thermal topology optimization.
  • the method can be analogous to the method according to FIG.
  • the initially round cross-sectional geometry of the cooling channels will be transformed into the geometry of a "falling droplet.”
  • FIG. 6 where the heat came exclusively from above and had to be conducted further down, in this case it comes from different directions from the surface 52. Accordingly, the orientation of the "falling droplets" changes.
  • the tips rotate in the direction of the heat source, that is, the surface 52 to be cooled.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

The present invention relates to a method for the simulation-based optimisation of the form of a three-dimensional component to be developed and subsequently produced, more particularly additively produced. More particularly, the present invention relates to a method for the automated optimization of the component topology with the aim of improved heat dissipation. According to the invention, the form of the component to be developed is iteratively optimized proceeding from an initial form by adding and/or subtracting component volume at local sites on the component using values of local heat dissipation capacity, said values being determined by means of simulation, or using a function of heat dissipation capacity during the production and/or the application of the developed component.

Description

„Verfahren zur simulationsbasierten Optimierung der Gestalt eines zu entwickelnden und später, insbesondere additiv, herzustellenden dreidimensionalen Bauteils"  "Method for simulation-based optimization of the shape of a three-dimensional component to be developed and later, in particular additive, to be produced"
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur simulationsbasierten Optimierung der Gestalt eines zu entwickelnden und später, insbesondere additiv, herzustellenden dreidimensionalen Bauteils. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur automatisierten Optimierung der Bauteiltopologie zwecks besserer Wärmedissipation. Der Begriff „Bauteil" soll sowohl das eigentliche Bauteil alleine als auch das eigentliche Bauteil inklusive Stützstruktur abdecken. The present invention relates to a method for simulation-based optimization of the shape of a three-dimensional component to be developed and later, in particular additive, to be produced. In particular, the present invention relates to a method for the automated optimization of the component topology for the purpose of better heat dissipation. The term "component" is intended to cover both the actual component alone and the actual component including support structure.
Nach dem heutigen Stand der Technik erfolgt eine Optimierung der Topologie (Gestalt) eines zu entwickelnden und später, insbesondere additiv, herzustellenden dreidimensionalen Bauteils strukturmechanisch. Im Mittelpunkt der bekannten Optimierung steht das Ziel, die Masse des Bauteils bei einer gleichbleibenden Festigkeit zu reduzieren. Die Anpassung der Bauteilgeometrie erfolgt auf Basis von mechanischen Berechnungen. According to the current state of the art, an optimization of the topology (shape) of a three-dimensional component to be developed and later, in particular additive, to be produced takes place structurally. The focus of the known optimization is the goal to reduce the mass of the component with a constant strength. The adaptation of the component geometry is based on mechanical calculations.
Thermische Berechnungen bzw. Simulationen werden bei der Auslegung von solchen Bauteilen, wie gekühlte Werkzeuge oder Wärmetauscher, eingesetzt. Dabei werden aufgrund der Berechnungen der Temperaturverteilung manuelle Anpassungen nach der Methode der Trial-and-Error der Bauteilgeometrie durchgeführt. Die thermischen Berechnungen werden für die angepassten Geometrien solange wiederholt, bis der Entwickler die endgültige Bauteilgeometrie freigibt. Thermal calculations or simulations are used in the design of such components, such as cooled tools or heat exchangers. Due to the calculations of the temperature distribution, manual adjustments are made according to the method of trial-and-error of the component geometry. The thermal calculations are repeated for the adjusted geometries until the developer releases the final component geometry.
Bei der additiven Herstellung der Bauteile spielt der thermische Prozess eine wichtige Rolle. Durch Staubereiche der Wärme können die Endeigenschaften des Bauteils sowie die Qualität der Oberfläche negativ beeinflusst werden. Aus der Praxis ist es bereits bekannt, dass bestimmte Geometrien für den Prozess aus thermischer Sicht sehr ungünstig sind. In the additive manufacturing of components, the thermal process plays an important role. Stowage areas of the heat can adversely affect the final properties of the component as well as the quality of the surface. From practice it is already known that certain geometries for the process from a thermal point of view are very unfavorable.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Ein bekanntes Beispiel für eine solche ungünstige Geometrie stellen Kanäle dar, die quer zur Aufbaurichtung orientiert sind und einen runden Querschnitt aufweisen. Im oberen Bereich des Kanals staut sich die Prozesswärme, was zu verstärkten Sintereffekten in diesem Bereich führt. Diese Bereiche müssen gestützt werden, um die Wärme besser nach unten zu transportieren, was die Durchlässigkeit der Kanäle verringert. Daher wird empfohlen, bereits bei der Auslegung solcher Kanäle einen Querschnitt in Form eines „fallenden Tröpfchens" mit der Orientierung der Spitze des Tröpfchens in die Aufbaurichtung zu gestalten. Eine solche Geometrie leitet die Wärme besser ab und ermöglicht auch, auf die Stützstellen zu verzichten. Die Aufgabe der manuellen Auslegung mit der Spitze immer in Aufbaurichtung wird jedoch gar nicht trivial, wenn ein Kanal entlang einer sehr komplexen richtungswechselnden dreidimensionalen Linie verläuft, was z.B. sehr häufig bei der konturnahen Kühlung der Werkzeugoberflächen der Fall ist. CONFIRMATION COPY A well-known example of such an unfavorable geometry are channels which are oriented transversely to the construction direction and have a round cross-section. In the upper part of the channel, the process heat accumulates, which leads to increased sintering effects in this area. These areas must be supported to better transport the heat down, which reduces the permeability of the channels. Therefore, it is recommended to design a cross section in the form of a "falling droplet" with the orientation of the tip of the droplet in the direction of construction already in the design of such channels.This geometry dissipates the heat better and also makes it possible to dispense with the support points. The task of manual design with the tip always in the direction of construction, however, is not trivial when a channel along a very complex direction-changing three-dimensional line runs, which is very often the case in the contour near cooling of the tool surfaces.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur simulationsbasierten automatisierten thermischen Optimierung der Bauteilgeometrie zur Verbesserung der Wärmedissipation bereitzustellen. Mit diesem Verfahren werden thermisch belastete Bauteile für ihren Einsatz optimiert (z.B. Werkzeuge mit einer konturnahen Kühlung). Ein besonders wichtiges Einsatzgebiet ist die Optimierung der Topologie additiv gefertigter Bauteile zwecks besserer Wärmedissipation während des Aufbauprozesses. Durch die prozessorientierte Optimierung der Bauteiltopologie wird es möglich sein, Wärmestaus im Bauteil zu vermeiden und auch die Anzahl der notwendigen Stützstellen bzw. Stützstrukturen zu reduzieren. Darüber hinaus werden auch die Stützstrukturen um das generierte Bauteil thermisch optimiert, um die gleiche Funktion mit weniger Masse zu erfüllen. The present invention is therefore based on the object to provide a method for simulation-based automated thermal optimization of the component geometry to improve the heat dissipation. This process optimizes thermally stressed components for their use (for example, tools with near net cooling). A particularly important field of application is the optimization of the topology of additively manufactured components for better heat dissipation during the build-up process. Due to the process-oriented optimization of the component topology, it will be possible to avoid heat build-up in the component and also to reduce the number of necessary support points or support structures. In addition, the support structures around the generated component are also thermally optimized to perform the same function with less mass.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur simulationsbasierten Optimierung der Gestalt eines zu entwickelnden und später, insbesondere additiv herzustellenden dreidimensionalen Bauteils, wobei, ausgehend von einer anfänglichen Gestalt des zu entwickelnden Bauteils, die Gestalt iterativ durch Addition oder/und Subtraktion von Bauteilvolumen an lokalen Stellen des Bauteils anhand von simulationsbasiert ermittelten Werten der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit oder einer Funktion derselben bei der Herstellung und/oder bei der Anwendung des entwickelten Bauteils optimiert wird. Gemäß einer besonderen Ausfuhrungsform kann vorgesehen sein, dass die lokale Wärmeableitungsfähigkeit als Divergenz eines Wärmeflusses oder als Funktion derselben, insbesondere als Zeitintegral der Divergenz des Wärmeflusses in einem bestimmten Zeitintervall, berechnet wird. According to the invention, this object is achieved by a method for simulation-based optimization of the shape of a three-dimensional component to be developed and later, in particular additively produced, wherein, starting from an initial shape of the component to be developed, the shape iteratively by addition or / and subtraction of component volume of local Component location is optimized based on simulation-based local heat dissipation capability values or a function thereof during manufacture and / or application of the developed device. According to a particular embodiment, it can be provided that the local heat dissipation capability is calculated as a divergence of a heat flow or as a function thereof, in particular as a time integral of the divergence of the heat flow over a specific time interval.
Auch ist denkbar, dass die lokale Wärmeableitungsfähigkeit als Divergenz des negativen Produktes einer Wärmeleitfähigkeit des Bauteilausgangsmaterials und eines lokalen Temperaturgradienten, insbesondere als Zeitintegral der Divergenz besagten Produktes in einem bestimmten Zeitintervall, berechnet wird. It is also conceivable that the local heat dissipation capability is calculated as the divergence of the negative product of a thermal conductivity of the component starting material and a local temperature gradient, in particular as a time integral of the divergence of said product in a specific time interval.
Wiederum kann vorgesehen sein, dass die lokale Wärmeableitungsfähigkeit anhand einer zeitlichen Ableitung der lokalen Temperatur oder anhand einer Funktion derselben, insbesondere als Zeitintegral des negativen Produktes der zeitlichen Ableitung der lokalen Temperatur, der Wärmekapazität des Bauteilausgangsmaterials und der Dichte des Bauteilausgangsmaterials in einem bestimmten Zeitintervall, berechnet wird. Again, it can be provided that the local heat dissipation capability is calculated on the basis of a temporal derivative of the local temperature or a function thereof, in particular as a time integral of the negative product of the temporal derivative of the local temperature, the heat capacity of the component starting material and the density of the component starting material in a specific time interval becomes.
Vorteilhafterweise wird die lokale Wärmeableitungsfähigkeit als Differenz zwischen einem Wärmeeintrag und dem Produkt der zeitlichen Ableitung der lokalen Temperatur, der Wärmekapazität des Bauteilausgangsmaterials und der Dichte des Bauteilausgangsmaterials oder als Funktion der besagten Differenz, insbesondere als Zeitintegral dieser Differenz in einem bestimmten Zeitintervall, berechnet. Advantageously, the local heat dissipation capability is calculated as the difference between a heat input and the product of the temporal derivative of the local temperature, the heat capacity of the component starting material and the density of the component starting material or as a function of said difference, in particular as a time integral of that difference over a given time interval.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass der Wärmeeintrag gleich Null gesetzt wird. Mit dieser Annahme werden die Phasen einer „reinen Abkühlung" einer Bauteilschicht simuliert, d.h. die Zeiten der Abkühlung unmittelbar nach dem Aufheizen mit der Wärmequelle. Da die Wärmequelle (z.B. Laser) nur lokal in einer Bauteilschicht wirkt, sind die Zeiten der„reinen Abkühlung" in jedem Punkt einer Bauteilschicht normalerweise viel größer als die Zeiten des Aufheizens mit der Wärmequelle. Als „energetischer Ersatz" oder„energetisches Äquivalent" einer Wärmequelle dient bei solchen Berechnungen eine künstliche Anfangsbedingung, bei der die anfängliche Temperatur der nächsten Schicht höher ist als die anfängliche Temperatur der vorläufigen Schicht. Eine solche Anfangsbedingung sieht eine Steigung der anfänglichen Temperatur in die Aufbaurichtung vor (siehe unten). Vorteilhafterweise werden die Wärmekapazität und die Dichte des Bauteilausgangsmaterials als konstant angenommen. In particular, it can be provided that the heat input is set equal to zero. With this assumption, the phases of a "pure cooling" of a component layer are simulated, ie the times of cooling immediately after heating with the heat source Since the heat source (eg laser) acts only locally in a component layer, the times of "pure cooling" in each point of a device layer normally much larger than the times of heating with the heat source. As an "energetic replacement" or "energetic equivalent" of a heat source, such calculations will have an artificial initial condition in which the initial temperature of the next layer is higher than the initial temperature of the preliminary layer. Such an initial condition provides a slope of the initial temperature in the direction of construction (see below). Advantageously, the heat capacity and the density of the component starting material are assumed to be constant.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zur Ermittlung der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit eine numerische Simulation der Temperaturverteilung im ganzen Bauteil ausgehend von einer anfänglichen Temperaturverteilung durchgeführt. According to a further particular embodiment of the present invention, a numerical simulation of the temperature distribution in the whole component is carried out starting from an initial temperature distribution in order to determine the local heat dissipation capability.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass für additiv herzustellende Bauteile angenommen wird, dass die anfängliche Temperatur in Aufbaurichtung steigt. Eine solche künstliche Anfangsbedingung imitiert eine Temperaturverteilung im Bauteil während seiner Erzeugung. Sie ermöglicht eine sehr schnelle Berechnung der Temperaturverteilung bei der „reinen Abkühlung" der Schichten. Eine wichtige physikalisch begründete Vereinfachung besteht darin, dass die aufheizende Wirkung der Wärmequelle durch die künstliche Erhöhung der Temperatur der Schichten in Aufbaurichtung dargestellt wird. Der entsprechende Temperaturgradient repräsentiert dabei ein vereinfachtes thermisches Äquivalent einer Wärmequelle. Die vereinfachten Berechnungen sind viel schneller als die Berechnungen, welche das Aufheizen mit einer Wärmequelle mitberücksichtigen müssen. Die „reine Abkühlphase" wird sowohl in vereinfachten Berechnungen als auch in komplexen Berechnungen identisch abgebildet. Als Ergebnis liefern die vereinfachten Berechnungen vergleichbare Informationen über die zu erwartenden Wärmestaubereiche sowie über die Bauteilbereiche mit einer guten Wärmedissipation. In particular, it can be provided that it is assumed for components to be produced additively that the initial temperature increases in the direction of construction. Such an artificial initial condition mimics a temperature distribution in the component during its generation. It enables a very fast calculation of the temperature distribution during the "pure cooling" of the layers.An important physically justified simplification is that the heating effect of the heat source is represented by the artificial increase of the temperature of the layers in the direction of construction Simplified thermal equivalent of a heat source Simplified calculations are much faster than computations that need to consider heating with a heat source, and the "pure cool down phase" is mapped identically in both simplified and complex calculations. As a result, the simplified calculations provide comparable information on the expected areas of heat build-up as well as on the parts areas with good heat dissipation.
Außerdem kann dabei vorgesehen sein, dass ein anfänglicher Temperaturgradient in Aufbaurichtung als konstant angenommen wird. In addition, it can be provided that an initial temperature gradient in the direction of construction is assumed to be constant.
Zweckmäßigerweise werden anfängliche Temperaturen quer zur Aufbaurichtung als konstant angenommen. Conveniently, initial temperatures are assumed to be constant across the mounting direction.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Randbedingung für die numerische Simulation der Temperaturverteilung so definiert, dass eine vollständige thermische Isolation des gesamten Berechnungsgebiets vorliegt. Vorteilhafterweise wird die Berechnung der Temperaturverteilung mit einer numerischen Methode, wie z.B. der Methode der finiten Differenzen oder finiten Elemente, für die Lösung der partiellen Wärmeableitungsgleichung durchgeführt. According to another particular embodiment of the present invention, a boundary condition for the numerical simulation of the temperature distribution is defined such that there is complete thermal isolation of the entire calculation area. Advantageously, the calculation of the temperature distribution is carried out by a numerical method, such as the method of finite differences or finite elements, for the solution of the partial heat dissipation equation.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Änderung der anfänglichen Gestalt des Bauteils durch Addition oder/und Subtraktion eines Bauteilvolumens an lokalen Stellen des Bauteils einen Vergleich der simulationsbasiert ermittelten Werte der lokalen Wärmeableitungsfähigkeiten mit einem vorab festlegbaren Grenzwert für die lokale Wärmeableitungsfähigkeit. According to another particular embodiment of the present invention, changing the initial shape of the component by adding and / or subtracting a component volume at local locations of the component includes comparing the simulation-based local thermal dissipation capability values with a local thermal dissipation capability limit.
In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren a) Aufteilung des Bauteilvolumens auf einzelne Volumenelemente, b) Festlegung des zu optimierenden Bauteilbereichs, c) Festlegung des Grenzwertes der Wärmeableitungsfähigkeit und des Zielwertes der Wärmeableitungsfähigkeit und einer maximalen Anzahl der Berechnungszyklen d) eine erste Berechnung der Wärmeableitungsfähigkeit im gesamten Bauteil, e) Vergleich der Werte der berechneten lokalen Wärmeableitungsfähigkeit in einzelnen Volumenelementen des zu optimierenden Bauteilbereichs mit dem Grenzwert der Wärmeableitungsfähigkeit, f) Änderung des Bauteilvolumens im zu optimierenden Bauteilbereich durch Addition von neuen Volumenelementen und/oder Subtraktion von bestehenden Volumenelementen anhand des Vergleichs der Werte in Schritt (e), g) erneute Berechnung der Wärmeableitungsfähigkeit im gesamten Bauteil unter Berücksichtigung der addierten und/oder subtrahierten Volumenelemente, und h) Wiederholung der Schritte (e) bis (g) solange, bis eine vordefinierte Anzahl der Wiederholungsschritte erreicht wird oder bis dass in jedem Volumenelement des Bauteils der Zielwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit erreicht wird. In a particular embodiment of the present invention, the method comprises a) dividing the component volume into individual volume elements, b) determining the component region to be optimized, c) determining the limit of the heat dissipation capability and the target value of the heat dissipation capability and a maximum number of calculation cycles d) a first calculation e) Comparison of the values of the calculated local heat dissipation capability in individual volume elements of the component region to be optimized with the limit value of the heat dissipation capability. f) Change of the component volume in the component region to be optimized by addition of new volume elements and / or subtraction of existing volume elements the comparison of the values in step (e), g) recalculation of the heat dissipation capability in the whole component taking into account the added and / or subtracted volume elements, and h) repeating steps (e) through (g) until a predefined number of repetition steps are reached or until the target local heat dissipation capability is reached in each volume element of the device.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass eine Änderung des Bauteilvolumens durch Subtraktion von Volumenelementen an den lokalen Stellen erfolgt, an denen der Wert der Wärmeableitungsfähigkeit niedriger ist als der Grenzwert der Wärmeableitungsfähigkeit. In particular, it may be provided that a change in the component volume is carried out by subtraction of volume elements at the local locations at which the value of the heat dissipation capability is lower than the limit value of the heat dissipation capability.
Zweckmäßigerweise erfolgt ein Verfahren, wobei eine Änderung des Bauteilvolumens durch Subtraktion von Volumenelementen an den lokalen Stellen erfolgt, an denen der Wert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit höher ist als der Grenzwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit. Conveniently, a process is performed wherein a change in component volume is made by subtracting volume elements at the local locations where the value of local heat dissipation capability is higher than the local heat dissipation capability limit.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine Änderung des Bauteilvolumens durch Addition von neuen Volumenelementen an den lokalen Stellen der Bauteiloberfläche erfolgt, an denen der Wert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit niedriger ist als der Grenzwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit. Alternatively it can be provided that a change of the component volume takes place by addition of new volume elements at the local locations of the component surface at which the value of the local heat dissipation capability is lower than the limit value of the local heat dissipation capability.
Wiederum alternativ kann vorgesehen sein, dass eine Änderung des Bauteilvolumens durch Addition von neuen Volumenelementen an den lokalen Stellen der Bauteiloberfläche erfolgt, an denen der Wert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit höher ist als der Grenzwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit. Alternatively, it may be provided that a change in the component volume takes place by addition of new volume elements at the local locations of the component surface at which the value of the local heat dissipation capability is higher than the limit value of the local heat dissipation capability.
In einer weiteren Alternative kann eine Änderung des Bauteilvolumens durch Addition von neuen Volumenelementen an den lokalen Stellen der Bauteiloberfläche erfolgen, an denen der Wert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit höher ist als der Grenzwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit. In another alternative, a change in component volume may be made by adding new volume elements at the local locations of the device surface where the value of local heat dissipation capability is greater than the local heat dissipation capability limit.
Zweckmäßigerweise werden mindestens zwei nicht benachbarte lokale Stellen an einer Oberfläche eines Bauteils, welche ungleiche Werte der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit aufweisen, durch die Addition der neuen Volumenelemente miteinander verbunden. Conveniently, at least two non-adjacent localities on a surface of a component having dissimilar values of local heat dissipation capability are interconnected by the addition of the new volume elements.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass für mindestens einen Querschnitt eines Bauteils oder einen Teil von diesem Querschnitt die Addition und/oder Subtraktion von Volumenelementen so durchgeführt wird, dass der Mittelwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit in diesem Querschnitt oder einem Teil von diesem Querschnitt in einem Intervall zwischen vordefinierbaren minimalen und maximalen Zielwerten der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit liegt. In addition, it can be provided that for at least one cross section of a component or a part of this cross section, the addition and / or subtraction of Volume elements is performed so that the average local heat dissipation capability in this cross section or part of this cross section is in an interval between predefinable minimum and maximum local thermal dissipation target values.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass für additiv herzustellende Bauteile die Addition und/oder Subtraktion von Volumenelementen für mindestens zwei unterschiedliche Bauteilschnitte mit Orientierung quer zur Aufbaurichtung so durchgeführt wird, dass der Mittelwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit in beiden Bauteilschnitten in einem Intervall zwischen vordefinierbaren minimalen und maximalen Zielwerten der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit liegt. Furthermore, it can be provided that for additively manufactured components, the addition and / or subtraction of volume elements for at least two different component sections with orientation transverse to the mounting direction is performed so that the mean value of the local heat dissipation capability in both component sections in an interval between predefinable minimum and maximum target values the local heat dissipation ability is.
Schließlich liefert die vorliegende Erfindung ein oder mehrere computerlesbare(s) Medium/Medien, das/die durch Computer ausführbare Befehle umfasst/umfassen, die, wenn sie durch einen Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22 durchzuführen. Finally, the present invention provides one or more computer-readable media / media that includes computer-executable instructions that, when executed by a computer, cause the computer to perform the method of any one of claims 1 to 22 perform.
Der vorliegenden Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch eine „thermische" Topologieoptimierung die Wärmedissipation bei der Herstellung des Bauteils verbessert werden kann. Selbstverständlich muss nach Vornahme der „thermischen" Topologieoptimierung geprüft werden, ob das vorgeschlagene geänderte Bauteil mechanisch optimiert ist. The present invention is based on the surprising finding that thermal dissipation during production of the component can be improved by "thermal" topology optimization.Of course, after the "thermal" topology optimization has been performed, it must be checked whether the proposed modified component is mechanically optimized.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen erläutert wird. Dabei zeigt: Further features and advantages of the invention will become apparent from the appended claims and from the following description, in which an embodiment will be explained with reference to the schematic drawings. Showing:
Figur 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Definition der lokalen Figure 1 is a schematic representation for explaining the definition of the local
Wärmeableitungsfähigkeit;  Heat dissipation capability;
Figur 2 Anfangsbedingungen für ein Bauteil; FIG. 2 initial conditions for a component;
Figur 3 eine anfängliche Verteilung von Isothermen in einem Bauteil, eine Änderung der Temperaturverteilung in einem Bauteil, eine berechnete Temperaturverteilung und eine berechnete Verteilung der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit in einem Bauteil zu einem Zeitpunkt T; FIG. 3 shows an initial distribution of isotherms in a component, a change in the temperature distribution in a component, a calculated temperature distribution and a calculated distribution of the local heat dissipation capability in a component at a time T;
Phasen eines Verfahrens zur simulationsbasierten Optimierung der Gestalt eines zu entwickelnden und später, insbesondere additiv, herzustellenden dreidimensionalen Bauteils gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; eine schematische Darstellung zur Topologieoptimierung eines Kanals in einem Bauteil; beispielhaft einen anfänglichen konstanten Temperaturgradienten in Aufbaurichtung (z-Achse) eines stabförmigen Bauteils; beispielhaft ein stabförmiges Bauteil mit Orientierung exakt in Aufbaurichtung (z-Achse); das stabförmige Bauteil von Figur 8b unter einem Winkel cd zur Horizontalen; das stabförmige Bauteil von Figur 8b unter einem Winkel a2 zur Horizontalen, mit c > a2; eine schematische Darstellung zur Topologieoptimierung des Bauteils von Figur 8c; schematische Darstellungen (oben) und Beispiele (unten) für eine Topologieoptimierung der Bauteile gemäß den Bauteilen in den Figuren 8b - 8d; Figur Ii eine schematische Darstellung zur Topologieoptimierung eines Bauteils zwecks Verringerung einer Stützstruktur; Phases of a method for simulation-based optimization of the shape of a to be developed and later, in particular additive, to produce three-dimensional component according to a particular embodiment of the present invention; a schematic representation of the topology optimization of a channel in a component; for example, an initial constant temperature gradient in the direction of construction (z-axis) of a rod-shaped component; for example, a rod-shaped component with orientation exactly in the direction of construction (z-axis); the rod-shaped component of Figure 8b at an angle cd to the horizontal; the rod-shaped component of Figure 8b at an angle a 2 to the horizontal, with c> a 2 ; a schematic representation of the topology optimization of the component of Figure 8c; schematic representations (top) and examples (bottom) for a topology optimization of the components according to the components in Figures 8b - 8d; Figure Ii is a schematic representation of the topology optimization of a component in order to reduce a support structure;
Figur 12 das Bauteil von Figur n mit beispielhaft verringerter Stützstruktur; FIG. 12 shows the component of FIG. 1 with, by way of example, a reduced support structure;
Figur 13 beispielhaft eine schematische Darstellung zur Topologieoptimierung zwecks Auslegung und Optimierung einer Stützstruktur; FIG. 13 shows, by way of example, a schematic representation of topology optimization for the purpose of designing and optimizing a support structure;
Figur 14 zwei Beispiele für eine Topologieoptimierung zwecks Auslegung und Figure 14 shows two examples of topology optimization for design and
Optimierung einer Stützstruktur für das Bauteil von Figur 13, und  Optimization of a support structure for the component of Figure 13, and
Figur 15 beispielhaft eine schematische Darstellung zur Topologieoptimierung zur FIG. 15 shows, by way of example, a schematic representation of topology optimization for
Auslegung einer konturnahen Kühlung in einem Werkzeug zwecks Verbesserung der Wärmedissipation.  Design a near-contour cooling in a tool to improve heat dissipation.
Zum besseren Verständnis wird hier zunächst einmal der Begriff der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit erörtert. Die lokale Wärmeableitungsfähigkeit charakterisiert die Fähigkeit eines bestimmten Bauteilbereichs, die Wärme abzutransportieren. Generell wird die Wärmeableitungsfähigkeit D („Dissipation") der Bauteilschicht als Integral des Wärmeflusses q über die Oberfläche s definiert (Figur 1): For a better understanding, the term local heat dissipation capability is first discussed here. The local heat dissipation capability characterizes the ability of a particular device area to remove the heat. In general, the heat dissipation capability D ("dissipation") of the component layer is defined as the integral of the heat flow q over the surface s (FIG. 1):
Die lokale Wärmeableitungsfähigkeit kann aufgrund der Wärmeleitungsgleichung berechnet werden:
Figure imgf000011_0001
The local heat dissipation capability can be calculated from the heat equation:
Figure imgf000011_0001
Q ist die Leistung der Wärmequelle im Volumen V, c ist die Wärmekapazität, p ist die Dichte, ί ist die Zeit. Q is the power of the heat source in volume V, c is the heat capacity, p is the density, ί is the time.
In einem bestimmten Punkt P des Bauteils (V^o) wird dann die lokale Wärmeableitungsfähigkeit Dloc wie folgt definiert: dT At a certain point P of the component (V ^ o), the local heat dissipation capability D loc is then defined as follows: dT
div{q) = Q - cp—  div {q) = Q - cp-
Die lokale Wärmeableitungsfähigkeit hängt nicht nur von den Werkstoffeigenschaften (Wärmeleitung, Wärmekapazität, Dichte) und vom Wärmeeintrag ab. Sie wird auch von den Randbedingungen, wie z. B. die lokale Bauteilgeometrie, stark beeinflusst. The local heat dissipation capability depends not only on the material properties (heat conduction, heat capacity, density) and heat input. It is also affected by the boundary conditions, such. As the local component geometry, strongly influenced.
Wie die obigen Ausführungen zeigen, bestehen somit zumindest zwei mögliche As the above statements show, there are at least two possible
unabhängige Wege zur Ermittlung der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit eines Punktes einer Bauteilschicht darin, independent ways to determine the local heat dissipation capability of a point of a device layer therein,
div(q) = div(— grad(T)) oder div (q) = div (-grad (T)) or
(2) Dt0C = <2 - cp ^ (2) D t0C = <2 - cp ^
zur Ermittlung der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit zu verwenden, wobei in beiden Fällen auch noch die lokale Bauteilgeometrie zu berücksichtigen ist. to use for determining the local heat dissipation ability, in both cases, the local component geometry is also taken into account.
Für die Zeiten einer reinen Abkühlung eines Punktes der Bauteilschicht, d.h. für die Zeiten, in denen die Wärmequelle in dem betrachteten Punkt nicht mehr wirkt (Leistung der Wärmequelle Q = o) ergibt der zweite aus den oben genannten Berechnungswegen eine noch einfachere Form der Darstellung: For the periods of pure cooling of a point of the device layer, i. for the times in which the heat source in the point under consideration no longer works (heat source Q = o), the second one of the above-mentioned calculation paths gives an even simpler form of representation:
dT dT
Diese Darstellung der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit ermöglicht eine einfache Ermittlung der Fähigkeit eines bestimmten Punktes zur Dissipation der Wärme in einem bestimmten Zeitpunkt. Je höher ist die Abkühlgeschwindigkeit in dem betrachteten Punkt in einem bestimmten Zeitpunkt, desto höher ist die lokale Wärmeableitungsfähigkeit. Generell ändert sich die Temperaturverteilung und die Abkühlgeschwindigkeit im Bauteil und dementsprechend die lokale Wärmeableitungsfähigkeit mit der Zeit. Daher ist es sinnvoll, die lokale Wärmeableitungsfähigkeit über eine bestimmte Zeit zu integrieren und den resultierenden Wert für die Charakterisierung der Wärmedissipation in einem bestimmten Punkt zu verwenden. Für die Zeiten einer reinen Abkühlung eines Punktes einer Bauteilschicht, d.h. Wärmeeintrag = Null, ergibt sich ein folgender Wert:
Figure imgf000013_0001
This representation of the local heat dissipation capability allows a simple determination of the ability of a particular point to dissipate the heat at a given time. The higher the cooling rate at the point under consideration at a certain time, the higher the local heat dissipation capability. In general, the temperature distribution and the cooling rate in the component and, accordingly, the local heat dissipation capability change with time. Therefore, it makes sense to integrate the local heat dissipation capability over a certain time and to use the resulting value for the characterization of the heat dissipation at a certain point. For the times of a pure cooling of a point of a component layer, ie heat input = zero, the following value results:
Figure imgf000013_0001
ΔΗ ist die Änderung der Enthalpie im Zeitintervall vom o bis τ. ΔΗ is the change of the enthalpy in the time interval from o to τ.
Unter Annahme der temperaturunabhängigen Materialeigenschaften kann die lokale Wärmeleitungsfähigkeit durch die Änderung der Temperatur charakterisiert werden:
Figure imgf000013_0002
Assuming the temperature-independent material properties, the local thermal conductivity can be characterized by the change in temperature:
Figure imgf000013_0002
Die beiden Darstellungen der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit können im Rahmen einer Berechnung des Temperaturfeldes (thermische Berechnung) leicht ermittelt werden. The two representations of the local heat dissipation capability can be easily determined by calculating the temperature field (thermal calculation).
Indirekte physikalische Interpretation des Wertes der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit Indirect physical interpretation of the value of local heat dissipation capability
Die Wärme in einem additiven Prozess wird normalerweise hauptsächlich nach unten, von einer generierten Bauteilschicht in das Innere des Bauteils, abtransportiert. Dabei deutet der Wert einer lokalen Wärmeableitungsfähigkeit indirekt auf die Menge der unter dem bestimmten Punkt der Bauteilschicht befindlichen Masse des „kalten" konsolidierten Materials. Je mehr „kalte" Materialmasse sich unter einem bestimmten Punkt einer Bauteilschicht befindet, desto höher ist der Wert einer lokalen Wärmeableitungsfähigkeit. Berechnungsmethode zur Ermittlung von lokaler Wärmeableitungsfähigkeit The heat in an additive process is normally removed mainly downwards, from a generated component layer into the interior of the component. Here, the value of local heat dissipation capability indirectly indicates the amount of "cold" consolidated material below the particular point of the device layer, the more "cold" material mass is below a particular point of a device layer, the higher the value of local heat dissipation capability , Calculation method for determining local heat dissipation capability
Die thermischen Simulationen zur Ermittlung der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit können mit allen numerischen Methoden für die Lösung der partiellen Wärmeleitungsgleichung durchgeführt werden, wie z. B. die Methode der Finiten Elemente oder die Methode der finiten Differenzen. The thermal simulations for determining the local heat dissipation capability can be performed with all numerical methods for the solution of the partial heat equation, such. For example, the finite element method or the finite difference method.
In einer vereinfachten Ausführung der numerischen Simulation kann die Ermittlung der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit schneller erfolgen. Dafür wird als Anfangsbedingung eine künstliche Temperaturverteilung, mit der in Aufbaurichtung aufsteigenden Temperatur und einem konstanten Temperaturgradienten, verwendet. Eine solche Anfangsbedingung imitiert die Temperaturverteilung im realen Aufbauprozess. Der Wärmefluss am Anfang der Berechnung erfolgt ausschließlich nach unten (in Z-Richtung). In a simplified implementation of the numerical simulation, the determination of the local heat dissipation capability can be faster. For this purpose, an artificial temperature distribution, with the temperature rising in the direction of construction and a constant temperature gradient, is used as the initial condition. Such an initial condition mimics the temperature distribution in the real building process. The heat flow at the beginning of the calculation takes place exclusively downwards (in the Z direction).
Eine solche vereinfachte Simulation wird zur drastischen Reduzierung der erforderlichen Rechenzeiten führen. Für die Bestimmung der o. g. Temperaturverteilung können u.a. vereinfachte Lösungen (wie z.B. l- oder 2-dimensionale Berechnungen des Auf bauprozesses) eingesetzt werden. Such a simplified simulation will drastically reduce the required computation times. For the determination of o. G. Temperature distribution can u.a. simplified solutions (such as 1 or 2-dimensional calculations of the building process) can be used.
Dies soll anhand der Figuren 2 bis 5 erläutert werden. This will be explained with reference to Figures 2 to 5.
Als Anfangsbedingung wird in dieser oder einer anderen Ausführungsform ein „künstliche" Temperaturverteilung mit in Aufbaurichtung (z-Richtung) aufsteigender Temperatur verwendet. Die anfänglichen Temperaturgradienten T in x- und y-Richtung werden als Null eingesetzt (siehe Figur 2a; links daneben Bauteil 10 mit einem Kanal 12): As an initial condition, in this or another embodiment, an "artificial" temperature distribution with increasing temperature in the direction of construction (z-direction) is used The initial temperature gradients T in the x and y directions are used as zero (see Figure 2a; with a channel 12):
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000014_0001
Eine solche Temperaturverteilung als Anfangsbedingung imitiert die Temperaturverteilung im realen Aufbauprozess. Für jede Bauteilschicht gewährleistet diese Verteilung, dass der Wärmefluss am Anfang der Berechnung ausschließlich nach unten erfolgt. Such a temperature distribution as an initial condition mimics the temperature distribution in the real building process. Ensured for each component layer this distribution that the heat flow at the beginning of the calculation is only downwards.
Eine besonders effektive Variante der oben genannten Anfangsbedingung repräsentiert einen konstanten Temperaturgradienten in Aufbaurichtung (siehe Figur 3b):  A particularly effective variant of the abovementioned initial condition represents a constant temperature gradient in the direction of construction (see FIG. 3b):
Figure imgf000015_0001
Figure imgf000015_0001
Der konstante anfängliche Temperaturgradient in Aufbaurichtung, vordefiniert für jeden Punkt des Bauteils und damit auch für jede Bauteilschicht, weist den gleichen Nullwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit auf: The constant initial temperature gradient in the assembly direction, predefined for each point of the component and therefore also for each component layer, has the same zero value of the local heat dissipation capability:
Dloc(x, y, z, 0) = div(q(x, y, z, 0)) = div(-Xgrad(T x, y, z, Q)) =
Figure imgf000015_0002
D loc (x, y, z, 0) = div (q (x, y, z, 0)) = div (-Xgrad (T x, y, z, Q)) =
Figure imgf000015_0002
= div(-X(const + 0 + 0)) = o  = div (-X (const + 0 + 0)) = o
Der Nullwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit für jeden Punkt des Bauteils stellt eine bequeme Ausgangsbasis dar, um die nachfolgenden Änderungen der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit in jedem Bauteilpunkt darzustellen. The zero value of the local heat dissipation capability for each point of the device provides a convenient starting point to represent subsequent changes in local heat dissipation capability at each component point.
Die oben beschriebenen Anfangsbedingungen führen zu einer flachen Form der Isolinien des Temperaturfeldes (siehe Figur 3 links). Figur 3 zeigt die anfängliche Verteilung der Isothermen in einem Bauteil 10 mit einem Kanal 12. Ein Nullwert des Temperaturgradienten quer zur Aufbaurichtung führt zur Ausbildung von flachen Isolinien (Ti Tj. Ti ...) des Temperaturfeldes.  The initial conditions described above lead to a flat shape of the isolines of the temperature field (see Figure 3, left). FIG. 3 shows the initial distribution of the isotherms in a component 10 with a channel 12. A zero value of the temperature gradient transversely to the mounting direction leads to the formation of flat isolines (Ti Tj. Ti...) Of the temperature field.
Im allgemeinen wird - wie vorangehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben - die anfängliche Temperaturverteilung einfach angenommen. Für eine genauere Bestimmung der anfänglichen Temperaturverteilung können sowohl vereinfachte Lösungen, wie zum Beispiel eine schnelle 1- oder 2-dimensionale Berechnung des Temperaturfeldes beim Aufbauprozess als auch experimentelle Messungen verwendet werden. In general, as described above with reference to an embodiment, the initial temperature distribution is simply assumed. For a more accurate determination of the initial temperature distribution, both simplified solutions, such as a fast 1- or 2-dimensional calculation of the Temperature field used in the construction process as well as experimental measurements.
Während der Berechnung „offenbaren" sich die Wärmestaubereiche durch eine Umverteilung der Temperatur in dem gesamten Bauteil. Die Wärmestaubereiche, das heißt alle kritischen Bauteilbereiche, lassen sich dann zum Beispiel durch die Steigung des Wertes Dintloc erkennen (siehe Figur 4). Figur 4 zeigt die Temperaturverteilung zum bzw. nach einer Zeit τ (Fig. 4b) und die anfängliche Temperaturverteilung (Fig. 4a). Es ergibt sich eine neue Verteilung der Isothermen. Im oberen Bereich des Bauteils 10 bildet sich offenbar ein Wärmestau (DintIoc<o). Fig. 5 zeigt noch einmal die Temperaturverteilung von Fig. 4b) und die zugehörige Verteilung der zeitlich integralen lokalen Wärmeableitungsfähigkeit zum Zeitpunkt τ. τ kann z. B. diejenige Zeit sein, ab der sich im Ergebnis der Berechnung nichts mehr oder nicht mehr viel ändert, das heißt ein stationärer oder nahezu stationärer Zustand erreicht ist. During the calculation, the regions of heat build-up "reveal" themselves by a redistribution of the temperature throughout the component The heat-build areas, ie all critical component areas, can then be identified, for example, by the slope of the value Di n t loc (see FIG 4 shows the temperature distribution at or after a time τ (FIGURE 4b) and the initial temperature distribution (FIGURE 4a) A new distribution of isotherms results In the upper portion of the component 10, a build-up of heat (Di n t Fig. 5 shows once again the temperature distribution of Fig. 4b) and the associated distribution of the temporally integral local heat dissipation capability at the time τ., Τ can be, for example, the time from which nothing ceases as a result of the calculation or not much changes, that is, a stationary or near-steady state is reached.
Neben den Anfangsbedingungen können auch noch Randbedingungen definiert werden. Einige besonders vorteilhafte Randbedingungen sollen extra erwähnt werden:  In addition to the initial conditions, boundary conditions can also be defined. Some particularly advantageous boundary conditions should be mentioned separately:
1) Konstanter Wärmefluss über das gesamte Berechnungsgebiet 1) Constant heat flow over the entire calculation area
Bei dieser Variante der Randbedingungen ist der Wärmefluss am oberen Rand C[(oben; Englisch: top) und am unteren Rand Q(unten; Englisch: bottom) konstant und entspricht dem vorgegeben anfänglichen konstanten Temperaturgradienten grad (T(x, y, z, o)) im Bauteil:  In this variant of the boundary conditions, the heat flow at the top C [(top) and at the bottom Q (bottom) is constant and corresponds to the given initial constant temperature gradient grad (T (x, y, z, o)) in the component:
Qtop = bottom = grad(T{x, y, z, 0)) = const Qtop = bottom = grad (T {x, y, z, 0)) = const
Die anderen Ränder des Bauteils werden thermisch isoliert, das heißt, dass der zeitlich Wärmefluss immer einen Nullwert hat. The other edges of the component are thermally insulated, which means that the temporal heat flow always has a zero value.
Bei einem konstanten Temperaturgradienten hat die anfängliche lokale Wärmeableitungsfähigkeit einen Nullwert in jedem Punkt des Berechnungsgebiets (die Begründung ist oben angegeben).  At a constant temperature gradient, the initial local heat dissipation capability has a zero value at each point in the calculation area (justification given above).
Bei der gleichen oberen und unteren Fläche des Berechnungsgebiets gewährleistet diese Randbedingung einen Fluss der gleichen Energiemengen durch das gesamte Berechnungsgebiet. Nach einer bestimmten Zeit für diese Randbedingungen zum Erreichen eines stationären Zustandes des Temperaturfeldes, das heißt nach einer Umverteilung der Temperatur bleibt die„neue" Temperatur in jedem Punkt stabil. So stabilisieren sich auch die Werte der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit. Es ist im allgemeinen sinnvoll, bis zu diesem stationären oder nahezu stationären Zustand rechnen zu lassen. For the same upper and lower surface of the calculation area, this constraint ensures a flow of the same amount of energy through the entire computation area. After a certain time for these boundary conditions to reach a stationary state of the temperature field, that is, after a redistribution of the temperature, the "new" temperature remains stable at each point, thus stabilizing also the values of local heat dissipation capability In general, it makes sense to count up to this stationary or almost stationary state.
Diese Variante der Randbedingungen ist für die Bestimmung der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit in lokalen Bereichen des Bauteils besonders geeignet. Durch solche lokale Berechnungen werden zum Beispiel die Wärmestaus in der Umgebung eines Kanals oder eines Defekts, wie zum Beispiel eine Pore oder ein anderer unerwünschter Hohlraum, untersucht. Die lokalen Berechnungen dieser Art können eine Anwendung im Rahmen eines Überwachungssystems finden (siehe unten).  This variant of the boundary conditions is particularly suitable for determining the local heat dissipation capability in local areas of the component. Such local calculations, for example, examine the heat build-up in the vicinity of a channel or defect, such as a pore or other undesirable void. The local calculations of this kind can find an application in the context of a monitoring system (see below).
2) Volle thermische Isolation des gesamten Berechnungsgebiets 2) Full thermal isolation of the entire calculation area
Eine volle thermische Isolation des gesamten Berechnungsgebiets stellt eine Variante der Randbedingungen dar, welche für die Ermittlung der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit in den Bauteilen (im Rahmen der sogenannten globalen Berechnungen (thermische Berechnung des ganzen Bauteils)) sehr gut geeignet ist. Es kann dann eine Berechnung bis zu einem ersten Maximum der Temperaturänderung (und nicht bis zu einem stationären bzw. nahezu stationären Zustand) ausreichen.  A full thermal isolation of the entire calculation area represents a variant of the boundary conditions, which is very well suited for the determination of the local heat dissipation capability in the components (in the context of the so-called global calculations (thermal calculation of the whole component)). It may then be sufficient to calculate up to a first maximum of the temperature change (and not up to a stationary or almost stationary state).
Im Allgemeinen sieht das neue Verfahren vor, dass abhängig von dem Wert einer lokalen Wärmeableitungsfähigkeit eine gezielte lokale Materialanpassung (Subtraktion oder Addition) vorgenommen wird (Figur 6). In general, the new method provides for a targeted local material adaptation (subtraction or addition) depending on the value of local heat dissipation capability (Figure 6).
Die subtraktive Verfahrensvariante kann folgende Schritte umfassen: eine erste thermische Berechnung der Verteilung der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit im gesamten Bauteil 10, The subtractive method variant may comprise the following steps: a first thermal calculation of the distribution of the local heat dissipation capability in the entire component 10,
Definition des zu optimierenden Bauteilbereichs (z.B. Bereiche mit einer negativen lokalen Wärmeableitfähigkeit) anhand eines Schwellwertes einer erwünschten lokalen Wärmeableitungsfähigkeit, Definition of the device area to be optimized (e.g., areas having a negative local heat sink capability) based on a threshold of a desired local heat dissipation capability,
Subtraktion des Materials aus den zu optimierenden Bauteilbereichen, eine erneute thermische Berechnung der Verteilung der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit für die neue Bauteilgeometrie, l6 Subtraction of the material from the component areas to be optimized, a new thermal calculation of the distribution of the local heat dissipation capability for the new component geometry, l6
dieser Prozess (Materialsubtraktion und Ermittlung der Wärmeableitfähigkeit) wiederholt sich sobald in jedem Punkt (oder in einem bestimmten Punkt) der optimierten Oberfläche oder in jedem Punkt des Bauteils (oder in einem bestimmten Punkt des Bauteils) der Wert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit einen vordefinierten Schwellenwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit übersteigt. this process (material subtraction and thermal conductivity determination) repeats as soon as at any point (or point) of the optimized surface or in any point of the component (or in a particular point of the component) the value of local heat dissipation capability exceeds a predefined local threshold Heat dissipation capability exceeds.
Eine besonders effektive Methode ist die Subtraktion eines Materialbereichs, welcher von einer Isolinie der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit umgrenzt ist A particularly effective method is the subtraction of a material region bounded by an isoline of local heat dissipation capability
(Figur 6, oberer Bereich des optimierten Kühlkanals 12). Das .Abschneiden" des (Figure 6, upper portion of the optimized cooling channel 12). The "cutting" of the
Materials erfolgt dabei entlang dieser Isolinie. Material takes place along this isoline.
Das additive Verfahren kann folgende Schritte umfassen: eine erste thermische Berechnung der Verteilung der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit im gesamten Bauteil 10, The additive method may comprise the following steps: a first thermal calculation of the local heat dissipation capability distribution in the entire component 10,
Definition des zu optimierenden Bauteilbereichs (z.B. Bereiche mit einer positiven lokalen Wärmeableitungsfähigkeit) anhand eines Schwellwertes einer erwünschten lokalen Wärmeableitungsfähigkeit, Definition of the device area to be optimized (e.g., regions having a positive local heat dissipation capability) based on a threshold of a desired local heat dissipation capability,
Addition des Materials zu den zu optimierenden Bauteilbereichen, eine erneute thermische Berechnung der Verteilung der Wärmeableitungsfähigkeit für die neue Bauteilgeometrie, dieser Prozess (Materialaddition und Ermittlung der Wärmeableitungsfähigkeit) wiederholt sich, sobald in jedem Punkt (oder in einem bestimmten Punkt) der optimierten Oberfläche oder in jedem Punkt des Bauteils (oder in einem bestimmten Punkt des Bauteils) der Wert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit einen vordefinierten Schwellenwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit übersteigt. Eine besonders effektive Methode der Addition ist das Zufügen des Materials zu einer Oberfläche, welche von einer Isolinie der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit begrenzt worden ist (Figur 6, unterer Bereich des optimierten Kühlkanals 12). Die lokal zugefügte Menge des Materials kann als eine Funktion des Wertes der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit auf dieser Oberfläche berechnet werden. Addition of the material to the component areas to be optimized, a re-thermal calculation of the distribution of heat dissipation capability for the new component geometry, this process (material addition and determination of heat dissipation ability) repeats itself as soon as at each point (or point) of the optimized surface or in At any point of the device (or at a particular point of the device), the value of local heat dissipation capability exceeds a predefined threshold of local heat dissipation capability. A particularly effective method of addition is to add the material to a surface which has been bounded by an isoline of local heat dissipation capability (Figure 6, lower portion of the optimized cooling channel 12). The locally added amount of material can be calculated as a function of the value of local heat dissipation capability on that surface.
Eine Kombination der beiden oben beschriebenen Verfahren kann sehr effektiv gleichzeitig eingesetzt werden, wie es in Figur 6 am Beispiel der Optimierung eines Kühlkanals 12 dargestellt worden ist. Dabei entsteht eine tropfenförmige Geometrie aus einer ursprünglich runden Geometrie des Kühlkanals 12. Die Grenzen der neuen Kanalgeometrie haben insgesamt eine höhere Wärmeableitungsfähigkeit im Vergleich mit den Grenzen der alten Geometrie. Der gesamte Querschnitt hat sich dabei durch die Subtraktion im oberen und Addition im unteren Bereich kaum verändert (bei Bedarf kann eine Bedingung zum gleichbleibenden Querschnitt bei solchen Berechnungen mitberücksichtigt werden). A combination of the two methods described above can be used very effectively at the same time, as has been illustrated in FIG. 6 using the example of optimizing a cooling channel 12. This results in a drop-shaped geometry of an originally round geometry of the cooling channel 12. The limits of the new channel geometry have a total of a higher heat dissipation capability in comparison with the limits of the old geometry. The entire cross section has hardly changed due to the subtraction in the upper and addition in the lower range (if necessary, a condition for the constant cross section in such calculations can also be taken into account).
Die neue tropfenförmige Geometrie weist auch große Vorteile im Sinne der Herstellung mittels additiver Fertigung auf. Es ist zu erwarten, dass weniger Pulver im oberen Bereich des Kühlkanals angesintert wird. Dadurch werden die Gefahren vermieden, dass die Kühlkanäle durch das angesinterte Pulver voll oder teilweise verstopft werden. Darüber hinaus muss die neue tropfenförmige Geometrie nicht mit Stützstellen bzw. Stützstrukturen (Stützelementen) versehen werden, da fast alle Bereiche der Oberfläche im Überhang mit einem Winkel von mehr als 450 zu einer Bauplatte (nicht gezeigt) orientiert sind. Die ursprüngliche runde Geometrie müsste dagegen gestützt werden, was eine negative Wirkung auf die Durchlässigkeit des Kühlkanals hervorrufen würde. The new drop-shaped geometry also has great advantages in terms of production by means of additive manufacturing. It is expected that less powder will be sintered in the upper part of the cooling channel. This avoids the danger that the cooling channels will be clogged completely or partially by the sintered powder. In addition, the new teardrop-shaped geometry need not be provided with support structures or support structures, since almost all areas of the surface are oriented in the overhang at an angle of more than 45 ° to a building panel (not shown). In contrast, the original circular geometry would have to be supported, which would have a negative effect on the permeability of the cooling channel.
Optimierung der Topologie auf Basis der Bedingung einer gleichen integralen Wärmeableitungsfähigkeit Optimization of the topology based on the condition of equal integral heat dissipation capability
Eine weitere vorteilhafte Verfahrensvariante beruht auf der Optimierung der Topologie auf Basis der Bedingung der gleichen integralen Wärmeableitungsfähigkeit. Normalerweise fließen durch die unterschiedlichen Querschnitte der Bauteile unterschiedliche Wärmemengen. Eine wesentliche Reduzierung der Masse der Bauteile kann dadurch erreicht werden, dass die Bauteile so topologisch optimiert werden, dass über jeden beliebigen Querschnitt immer die gleiche (oder vergleichbare) Wärmemenge abtransportiert wird. Dabei wird die Querschnittsfläche so ausgelegt, so dass eine folgende Bedingung erfüllt wird: A further advantageous variant of the method is based on the optimization of the topology on the basis of the condition of the same integral heat dissipation capability. Normally, different heat flows through the different cross-sections of the components. A significant reduction in the mass of the components can be achieved by optimizing the components topologically so that over any cross-section always the same (or comparable) amount of heat is transported away. The cross-sectional area is designed so that a following condition is met:
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
Dlocint ist die lokale Wärmeableitungsfähigkeit, A ist die Fläche eines Querschnittes; DA ist ein Grenzwert und ADA der Toleranzbereich der erwünschten integralen Wärmeableitungsfähigkeit. Dloc int is the local heat dissipation capability, A is the area of a cross section; DA is a limit and ADA is the tolerance range of the desired integral heat dissipation capability.
Figur 7 zeigt eine weitere besondere Ausführungsform eines Verfahrens zur simulationsbasierten Optimierung der Gestalt eines zu entwickelnden und später, insbesondere additiv, herzustellenden dreidimensionalen Bauteils. Ein Bauteil 10 soll einen Kanal 12 aufweisen. Im vorliegenden Beispiel weist der Kanal 12 einen kreisrunden Querschnitt auf. Die Oberfläche des Kanals ist mit der Bezugszahl 13 gekennzeichnet. Simulationsbasierte Berechnungen haben ergeben, dass das Bauteil eine Basisoberfläche 17 mit einer hohen lokalen Wärmeableitungsfähigkeit und eine zu stützende Oberfläche 16 mit einer niedrigen lokalen Wärmeableitungsfähigkeit haben wird. Durch Hinzufügen eines neuen Volumenelements 11 wird eine Verbindung bzw. Überbrückung von der Oberfläche 16 zur Basisoberfläche 17 und damit eine bessere Wärmedissipation von der Oberfläche 16 erreicht. FIG. 7 shows a further particular embodiment of a method for simulation-based optimization of the shape of a three-dimensional component to be developed and later, in particular additive, to be produced. A component 10 should have a channel 12. In the present example, the channel 12 has a circular cross-section. The surface of the channel is identified by the reference numeral 13. Simulation-based calculations have revealed that the device will have a base surface 17 with a high local heat dissipation capability and a surface 16 to support with a low local heat dissipation capability. By adding a new volume element 11, a connection or bridging from the surface 16 to the base surface 17 and thus better heat dissipation from the surface 16 is achieved.
Die Figuren 8 bis 10 dienen zur Darstellung eines Verfahrens zur simulationsbasierten Optimierung der Gestalt eines zu entwickelnden und später, insbesondere additiv, herzustellenden dreidimensionalen Bauteils gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das Bauteil geometrisch identisch, aber im Bauraum unterschiedlich orientiert ist. FIGS. 8 to 10 serve to illustrate a method for simulation-based optimization of the shape of a three-dimensional component to be developed and later, in particular additive, according to a particular embodiment of the present invention, the component being geometrically identical but differently oriented in the construction space.
In der Figur 8a ist ein anfänglicher konstanter Temperaturgradient in Aufbaurichtung (z- Achse) gezeigt. Dieser imitiert den Temperaturgradienten im Aufbauprozess. Er ist für alle drei in den Figuren 8b bis 8d gezeigten stabförmigen Bauteile, die geometrisch identisch, aber im Bauraum unterschiedlich orientiert sind, gleich. In der Figur 8b ist das stabförmige Bauteil 20 exakt in Aufbaurichtung (z-Achse) orientiert. In den Figuren 8c und 8d ist dagegen dasselbe Bauteil 20 mit unterschiedlichen Orientierungen zur Aufbaurichtung bzw. Horizontalen (Winkel cti und a2) angeordnet. Bei dem Bauteil 20 handelt es sich um einen achsensymmetrischen zylindrischen Stab. FIG. 8 a shows an initial, constant temperature gradient in the direction of construction (z-axis). This mimics the temperature gradient in the buildup process. It is the same for all three rod-shaped components shown in FIGS. 8b to 8d which are geometrically identical but differently oriented in the construction space. In FIG. 8b, the rod-shaped component 20 is oriented exactly in the direction of construction (z-axis). In contrast, in FIGS. 8c and 8d, the same component 20 is arranged with different orientations with regard to the construction direction or horizontal (angle cti and a 2 ). The component 20 is an axisymmetric cylindrical rod.
Durch eine noch folgende thermische Topologieoptimierung (siehe unten) wird sich der Querschnitt des stabförmigen Bauteils 20 in Abhängigkeit von der Orientierung zur Aufbaurichtung bzw. zur Horizontalen ändern. By still following thermal topology optimization (see below), the cross section of the rod-shaped member 20 will change depending on the orientation to the mounting direction or to the horizontal.
In der Figur 9 sind für das in der Figur 8c unter einem Winkel c zur Horizontalen orientierte Bauteil 20 die Oberfläche 23 des Bauteils, ein Bereich 26 mit einer niedrigen Wärmeableitungsfähigkeit, ein Bereich 27 mit einer hohen Wärmeableitungsfähigkeit, eine Symmetrieachse Xi bzw. die Orientierung des Bauteils 20, eine Projektion xy einer Ebene mit Orientierung parallel zu einer Bauplattform (nicht gezeigt) bzw. quer zur Aufbaurichtung (z-Achse) sowie eine Betrachtungsebene Xi yi (siehe auch Figur 10) dargestellt. In FIG. 9, for the component 20 oriented at an angle c to the horizontal in FIG. 8c, the surface 23 of the component is a region 26 with a low heat dissipation capability, a region 27 with a high heat dissipation capability, an axis of symmetry Xi or the orientation of the element Component 20, a projection xy a plane with orientation parallel to a build platform (not shown) or transverse to the mounting direction (z-axis) and a viewing plane Xi yi (see also Figure 10).
Die Figur 10 zeigt oben für das Bauteil 20 gemäß den Figuren 8b - 8d eine Querschnittsansicht (Betrachtungsebene
Figure imgf000021_0001
in Figur 9) sowie die ursprüngliche runde Oberfläche des Bauteils 20 und - sofern vorhanden - einen Bereich 26 mit einer niedrigen Wärmeableitungsfähigkeit und einen Bereich 27 mit einer hohen Wärmeableitungsfähigkeit.
FIG. 10 shows a cross-sectional view (viewing plane) for the component 20 according to FIGS. 8b-8d above
Figure imgf000021_0001
in FIG. 9) and the original round surface of the component 20 and, if present, a region 26 with a low heat dissipation capability and a region 27 with a high heat dissipation capability.
In der Figur 10 unten ist von a - c eine Änderung des Querschnitts des stabförmigen Bauteils 20 mit der unterschiedlichen Orientierung zur Aufbaurichtung 8 (z-Achse) bzw. zur Horizontalen aufgrund der thermischen Topologieoptimierung gemäß einer besonderen Ausführungsform dargestellt. Mit der Bezugszahl 24 ist die neue Oberfläche des Bauteils 20 nach der Topologieoptimierung gekennzeichnet. In der Figur 10a (betrifft das Bauteil gemäß Figur 8b) ändert sich die Topologie nicht, da die Wärmeableitungsfähigkeit im Querschnitt überall gleich ist. In diesem Beispiel erfolgt eine Änderung der Topologie in den Fällen, die in den Figuren 10b und 10c dargestellt sind und das Bauteil 20 gemäß den Figuren 8c und 8d betreffen, durch: eine Addition des Volumens im Bereich 27 der höheren Wärmeableitungsfähigkeit und eine Subtraktion des Volumens im Bereich 26 der niedrigen Wärmeableitungsfähigkeit. A change in the cross section of the rod-shaped component 20 with the different orientation to the mounting direction 8 (z-axis) or to the horizontal due to the thermal topology optimization according to a particular embodiment is shown in FIG. Reference numeral 24 denotes the new surface of the component 20 after topology optimization. In FIG. 10a (relating to the component according to FIG. 8b), the topology does not change since the heat dissipation capability in cross section is the same everywhere. In this example, a change in the topology in the cases shown in FIGS. 10b and 10c and relating to the component 20 according to FIGS. 8c and 8d is made by: an increase in volume in the region 27 of higher heat dissipation capability and a subtraction of the volume in the region 26 of low heat dissipation capability.
Die Figuren 11 und 12 dienen zur Veranschaulichung eines Beispiels einer thermischen Topologieoptimierung für einen additiven Aufbauprozess zwecks Verringerung der notwendigen Stützstruktur(en). In der Figur 11a ist ein stabförmiges, achsensymmetrisches Bauteil 30 mit einem Stabdurchmesser da und einer konischen Oberfläche 33 am unteren Ende des Bauteils 30 gezeigt, wobei die Spitze des Konus entgegen der Aufbaurichtung (z-Achse) orientiert ist. Da die Oberfläche 33 zur Spitze hin unter einem Winkel ct3 zur z-Achse verläuft (siehe Figur 11a) und der Winkel a3 größer als 45 Grad ist, muss die Oberfläche 33 gestützt werden (siehe auch Stützelemente 35 in der Figur 12a). Figures 11 and 12 are illustrative of an example of thermal topology optimization for an additive build process to reduce the necessary support structure (s). FIG. 11 a shows a rod-shaped, axisymmetric component 30 with a rod diameter d a and a conical surface 33 at the lower end of the component 30, the tip of the cone being oriented counter to the construction direction (z-axis). Since the surface 33 extends to the tip at an angle ct 3 to the z-axis (see Figure 11a) and the angle a 3 is greater than 45 degrees, the surface 33 must be supported (see also supporting elements 35 in Figure 12a).
Die Figur 11a zeigt zusätzlich einen Bereich 36 mit einer niedrigen Wärmeableitungsfähigkeit. In diesem Bereich 36 bildet sich ein Wärmestau mit der niedrigsten Wärmeableitungsfähigkeit gerade an der Spitze des Konus aus. Figure 11a additionally shows a region 36 with a low heat dissipation capability. In this region 36, a heat accumulation with the lowest heat dissipation capability forms just at the tip of the cone.
Figur 11b zeigt eine neue Oberfläche 34 des Bauteils 30 nach einer Topologieoptimierung gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel erfolgt die Änderung der Topologie durch eine Addition von Volumen im Bereich 36 mit niedriger Wärmeableitungsfähigkeit. Dabei werden an lokalen Stellen, wo die Wärmeableitungsfähigkeit niedriger ist, mehr Volumina addiert. So ergibt sich die neue Oberfläche 34. Diese Oberfläche 34 muss im Vergleich zur anfänglichen Oberfläche 33 weniger gestützt werden, da in einem großen Teil der neuen Oberfläche 34 der Winkel α zwischen einer Tangente an der neuen Oberfläche 34 und der Aufbaurichtung (z-Achse) mehr als 45 Grad beträgt. FIG. 11b shows a new surface 34 of the component 30 after a topology optimization according to a particular embodiment of the present invention. In this example, the topology is changed by addition of volume in the low heat dissipation capability region 36. In this case, more volumes are added at local points where the heat dissipation capability is lower. This results in the new surface 34. This surface 34 must be less supported compared to the initial surface 33, since in a large part of the new surface 34, the angle α between a tangent to the new surface 34 and the mounting direction (z-axis) is more than 45 degrees.
In der Figur 12 sind ein nicht optimiertes (siehe Figur 12a) und ein optimiertes (siehe Figur 12b) Bauteil 30 aus der Figur 11 mit entsprechenden Stützelementen 35 dargestellt. In dem in der Figur 12b gezeigten Fall sind weniger Stützelemente als in dem in der Figur 12a gezeigten Fall erforderlich. Die Figuren 13 und 14 dienen zur Darstellung von Beispielen einer thermischen Topologieoptimierung für einen additiven Aufbauprozess zwecks Auslegung und Optimierung einer Stützstruktur. FIG. 12 shows a non-optimized (see FIG. 12a) and an optimized (see FIG. 12b) component 30 from FIG. 11 with corresponding support elements 35. In the case shown in FIG. 12b, fewer support elements are required than in the case shown in FIG. 12a. FIGS. 13 and 14 serve to illustrate examples of a thermal topology optimization for an additive buildup process for the purpose of designing and optimizing a support structure.
In der Figur 13 sind eine Seitenansicht (Figur 13a) und eine Frontansicht (Figur 13b) von einem Bauteil 40 sowie Isolinien 48 der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit Dintloc dargestellt. Zudem sind auch ein Bereich 46 mit einer niedrigen Wärmeableitungsfähigkeit und ein Bereich 47 mit einer hohen Wärmeableitungsfähigkeit und eine Bauplattform 41 gezeigt. FIG. 13 shows a side view (FIG. 13a) and a front view (FIG. 13b) of a component 40 and isolines 48 of the local heat dissipation capability Di n t loc . In addition, a low heat dissipation capability region 46 and a high heat dissipation capability region 47, and a build platform 41 are also shown.
Zu den Figuren 14a - d ist folgendes auszuführen: For FIGS. 14a-d, the following is to be stated:
In den Figuren 14a - b erfolgt eine Auslegung von Stützelementen 45 durch eine Verbindung des Bereichs 46 mit einer niedrigen Wärmeableitungsfähigkeit (siehe Figur 13) und eines Bereichs 47 mit einer hohen Wärmeableitungsfähigkeit (siehe Figur 13) mittels plattenförmiger Stützelemente 45. In FIGS. 14a-b, support elements 45 are designed by connecting the region 46 with a low heat dissipation capability (see FIG. 13) and a region 47 with a high heat dissipation capability (see FIG. 13) by means of plate-shaped support elements 45.
In den Figuren 14c - d erfolgt eine Optimierung der Stützelemente 45 durch eine Subtraktion eines Volumens aus dem Bereich 47 mit einer höheren Wärmeableitungsfähigkeit. Dabei wird das Volumen der Stützelemente 45 von unten nach oben reduziert. Die Endgeometrie ergibt sich durch eine Bedingung, dass die Wärmeableitungsfähigkeit auf der gestützten Oberfläche 42 größer ist als ein kritischer Grenzwert Cthr (threshold). Die in der Figur 14c gezeigte Isolinie 48 stellt den Verlauf dieser Grenze im Stützelement 45 dar. In FIGS. 14c-d, the support elements 45 are optimized by subtracting a volume from the region 47 having a higher heat dissipation capability. In this case, the volume of the support elements 45 is reduced from bottom to top. The final geometry results from a condition that the heat dissipation capability on the supported surface 42 is greater than a critical threshold Cthr (threshold). The isoline 48 shown in FIG. 14 c represents the course of this boundary in the support element 45.
Es ist wichtig zu erwähnen, dass das gleiche Ergebnis auch durch eine andere Vorgehensweise erreicht werden kann, und zwar beispielsweise durch Addition von Volumen zu den Bereichen 46 mit einer niedrigen Wärmeableitungsfähigkeit. Dabei wird beispielsweise ohne die in den Figuren 14a - b gezeigten Zwischenschritte Volumen an lokalen Stellen der Oberfläche 42, also an einer Oberfläche mit einer niedrigen Wärmeableitungsfähigkeit, addiert. Der Prozess wiederholt sich, bis die oben genannte Bedingung (Wärmeableitungsfähigkeit an der gestützten Oberfläche 42 soll höher als ein bestimmter Grenzwert sein) erfüllt wird. Schließlich zeigt die Figur 15 ein Beispiel für eine thermische Topologieoptimierung für die Auslegung einer konturnahen Kühlung in einem Werkzeug zwecks besserer Dissipation der Wärme. Ein Bauteil 50, das beispielsweise ein unteres Teil von einem Werkzeug ist, ist radialsymmetrisch mit einem inneren Durchmesser d,n und einem äußeren Durchmesser c t ausgebildet. Das Bauteil 50 weist eine Oberfläche 52 auf, die gekühlt werden soll. Mit der Bezugszahl 53 ist die Anfangsgeometrie der konturnahen Kühlkanäle 53 gekennzeichnet. Die Kühlkanäle verlaufen radialsymmetrisch um eine Achse m und bilden damit Ringe nahe zur Oberfläche 52. It is important to mention that the same result can also be achieved by a different approach, for example by adding volume to the regions 46 with a low heat dissipation capability. In this case, for example, without the intermediate steps shown in FIGS. 14a-b, volumes at local points of the surface 42, ie on a surface with a low heat dissipation capability, are added. The process repeats until the above condition (heat dissipation capability at the supported surface 42 is to be higher than a certain limit) is satisfied. Finally, FIG. 15 shows an example of a thermal topology optimization for the design of conformal cooling in a tool for better dissipation of the heat. A component 50, which is for example a lower part of a tool, is formed radially symmetrically with an inner diameter d, n and an outer diameter ct. The component 50 has a surface 52 which is to be cooled. Reference numeral 53 denotes the initial geometry of the conformal cooling channels 53. The cooling channels extend radially symmetrically about an axis m and thus form rings close to the surface 52.
Mit der Bezugszahl 54 ist in der Figur 15b eine neue, optimierte Geometrie der Kühlkanäle gekennzeichnet. Sowohl in der Figur 15a als auch in der Figur 15b sind die thermische Belastung (Wärmeflüsse) qrad, qaxiai an der Oberfläche 52 dargestellt. Diese, an der Oberfläche des Werkzeugs während seines Einsatzes entstehende Wärmeflüsse sollen über die Kühlkanäle abtransportiert werden. Reference numeral 54 in FIG. 15b denotes a new, optimized geometry of the cooling channels. Both in the figure 15a and in the figure 15b, the thermal load (heat flows) q ra d, qaxiai are shown on the surface 52. These, on the surface of the tool during its use resulting heat flows are to be removed via the cooling channels.
Die neuen Kühlkanäle sind mittels einer thermischen Topologieoptimierung erhalten worden. Das Verfahren kann analog zum Verfahren gemäß Figur 6 sein. Dabei wird sich die anfänglich runde Querschnittsgeometrie der Kühlkanäle in die Geometrie eines „fallenden Tröpfchens" umwandeln. Im Gegensatz zur Figur 6, wo die Wärme ausschließlich von oben kam und nach unten weiter geleitet werden musste, kommt sie in diesem Fall aus unterschiedlichen Richtungen, ausgehend von der Oberfläche 52. Dementsprechend ändert sich die Orientierung der„fallenden Tröpfchen". Die Spitzen drehen sich in Richtung der Wärmequelle, das heißt der zu kühlenden Oberfläche 52. The new cooling channels have been obtained by means of thermal topology optimization. The method can be analogous to the method according to FIG. In this case, the initially round cross-sectional geometry of the cooling channels will be transformed into the geometry of a "falling droplet." In contrast to FIG. 6, where the heat came exclusively from above and had to be conducted further down, in this case it comes from different directions from the surface 52. Accordingly, the orientation of the "falling droplets" changes. The tips rotate in the direction of the heat source, that is, the surface 52 to be cooled.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in den beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Bezugszeichenliste The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims may be essential both individually and in any combinations for the realization of the invention in its various embodiments. LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Bauteil 10 component
11 Volumenelement  11 volume element
12 Kanal  12 channel
13 Oberfläche  13 surface
16 Oberfläche  16 surface
17 Basisoberfläche  17 basic surface
20 Bauteil 20 component
23 Oberfläche  23 surface
23 ursprüngliche Oberfläche  23 original surface
24 neue Oberfläche  24 new surface
26 Bereich mit niedriger Wärmeableitungsfähigkeit 26 area with low heat dissipation capability
27 Bereich mit hoher Wärmeableitungsfähigkeit27 area with high heat dissipation capability
30 Bauteil 30 component
31 Bauplattform  31 construction platform
33 konische Oberfläche  33 conical surface
34 neue Oberfläche  34 new surface
35 Stützelemente  35 support elements
36 Bereich mit niedriger Wärmeableitungsfähigkeit 36 area with low heat dissipation capability
40 Bauteil 40 component
41 Bauplattform  41 construction platform
42 gestützte Fläche  42 supported surface
45 Stützelemente  45 support elements
46 Bereich mit niedriger Wärmeableitungsfähigkeit 46 area with low heat dissipation capability
47 Bereich mit hoher Wärmeableitungsfähigkeit47 area with high heat dissipation capability
48 Grenzlinie/Isolinie der Wärmeableitungsfähigkeit 50 Bauteil 48 Limit line / isoline of heat dissipation capability 50 Component
52 Oberfläche  52 surface
53 Anfangsgeometrie  53 initial geometry
54 neue Geometrie  54 new geometry
qrad, qaxiai thermische Belastung q ra d, qaxiai thermal stress
xy Projektion xy projection
xiyi Betrachtungsebene xiyi viewing plane
xo,xi,x2 Symmetrieachsen xo, xi, x2 symmetry axes

Claims

Ansprüche  claims
Verfahren zur simulationsbasierten Optimierung der Gestalt eines zu entwickelnden und später, insbesondere additiv, herzustellenden dreidimensionalen Bauteils (10, 20, 30, 40, 50), wobei, ausgehend von einer anfänglichen Gestalt des zu entwickelnden Bauteils, die Gestalt iterativ durch Addition oder/und Subtraktion von Bauteilvolumen an lokalen Stellen des Bauteils anhand von simulationsbasiert ermittelten Werten der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit oder einer Funktion derselben bei der Herstellung und/oder bei der Anwendung des entwickelten Bauteils optimiert wird. Method for simulation-based optimization of the shape of a three-dimensional component (10, 20, 30, 40, 50) to be developed and later, in particular additive, wherein, starting from an initial shape of the component to be developed, the shape is iteratively by addition or / and Subtraction of device volumes at local locations of the device is optimized based on simulation-based local heat dissipation capability values or a function thereof during manufacture and / or application of the developed device.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die lokale Wärmeableitungsfähigkeit als Divergenz eines Wärmeflusses oder als Funktion derselben, insbesondere als Zeitintegral der Divergenz des Wärmeflusses in einem bestimmten Zeitintervall, berechnet wird. The method of claim 1, wherein the local heat dissipation capability is calculated as a divergence of a heat flux or as a function thereof, in particular as a time integral of the divergence of the heat flow in a certain time interval.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die lokale Wärmeableitungsfähigkeit als Divergenz des negativen Produktes einer Wärmeleitfähigkeit des Bauteilausgangsmaterials und eines lokalen Temperaturgradienten, insbesondere als Zeitintegral der Divergenz besagten Produktes in einem bestimmten Zeitintervall, berechnet wird. The method of claim 1, wherein the local heat dissipation capability is calculated as a divergence of the negative product of a thermal conductivity of the component starting material and a local temperature gradient, in particular as a time integral of the divergence of said product in a certain time interval.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die lokale Wärmeableitungsfähigkeit anhand einer zeitlichen Ableitung der lokalen Temperatur oder anhand einer Funktion derselben, insbesondere als Zeitintegral des negativen Produktes der zeitlichen Ableitung der lokalen Temperatur, der Wärmekapazität des Bauteilausgangsmaterials und der Dichte des Bauteilausgangsmaterials in einem bestimmten Zeitintervall, berechnet wird. The method of claim 1, wherein the local heat dissipation capability is calculated based on a temporal derivative of the local temperature or a function thereof, in particular as a time integral of the negative product of the temporal derivative of the local temperature, the heat capacity of the component starting material and the density of the component starting material in a certain time interval becomes.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, wobei die lokale Wärmeableitungsfähigkeit als Differenz zwischen einem Wärmeeintrag und dem Produkt der zeitlichen Ableitung der lokalen Temperatur, der Wärmekapazität des Bauteilausgangsmaterials und der Dichte des Bauteilausgangsmaterials oder als Funktion der besagten Differenz, insbesondere als Zeitintegral dieser Differenz in einem bestimmten Zeitintervall, berechnet wird. The method of claim 1 or 4, wherein the local heat dissipation capability is a difference between a heat input and the product of the time derivative of the local temperature, the heat capacity of the constituent source material and the density of the constituent source material, or as a function of said difference. in particular as a time integral of this difference in a given time interval is calculated.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Wärmeeintrag gleich Null gesetzt wird. 6. The method of claim 5, wherein the heat input is set equal to zero.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Wärmekapazität und die Dichte des Bauteilausgangsmaterials als konstant angenommen werden. 7. The method according to any one of claims 4 to 6, wherein the heat capacity and the density of the component starting material are assumed to be constant.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zur Ermittlung der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit eine numerische Simulation der Temperaturverteilung im ganzen Bauteil (10, 20, 30, 40, 50) ausgehend von einer anfänglichen Temperaturverteilung durchgeführt wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein for determining the local heat dissipation ability, a numerical simulation of the temperature distribution in the whole component (10, 20, 30, 40, 50) is carried out starting from an initial temperature distribution.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei für additiv herzustellende Bauteile (10, 20, 30, 40, 50) angenommen wird, dass die anfängliche Temperatur in Aufbaurichtung steigt. 9. The method of claim 8, wherein for components to be produced by additive (10, 20, 30, 40, 50) it is assumed that the initial temperature increases in the direction of construction.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei ein anfänglicher Temperaturgradient in Aufbaurichtung als konstant angenommen wird. 10. The method of claim 9, wherein an initial temperature gradient is assumed to be constant in the construction direction.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei anfängliche Temperaturen quer zur Aufbaurichtung als konstant angenommen werden. 11. The method according to claim 9 or 10, wherein initial temperatures are assumed to be constant across the construction direction.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei eine Randbedingung für die numerische Simulation der Temperaturverteilung so definiert ist, dass eine vollständige thermische Isolation des gesamten Berechnungsgebiets vorliegt. 12. The method according to any one of claims 8 to 11, wherein a boundary condition for the numerical simulation of the temperature distribution is defined so that there is a complete thermal isolation of the entire computation area.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Berechnung der Temperaturverteilung mit einer numerischen Methode, wie z. B. der Methode der finiten Differenzen oder finiten Elemente, für die Lösung der partiellen Wärmeableitungsgleichung durchgeführt wird. 13. The method according to any one of claims 8 to 12, wherein the calculation of the temperature distribution with a numerical method, such. As the method of finite differences or finite elements, is performed for the solution of the partial heat dissipation equation.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Änderung der anfänglichen Gestalt des Bauteils (10, 20, 30, 40, 50) durch Addition oder/und Subtraktion eines Bauteilvolumens an lokalen Stellen des Bauteils einen Vergleich der simulationsbasiert ermittelten Werte der lokalen Wärmeableitungsfähigkeiten mit einem vorab festlegbaren Grenzwert für die lokale Wärmeableitungsfähigkeit umfasst. 14. A method according to any one of the preceding claims wherein changing the initial shape of the component (10, 20, 30, 40, 50) by adding or subtracting a volume of component at local locations of the component compares the simulation-based local heat removal capability values with a presettable local heat dissipation limit.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend a) Aufteilung des Bauteilvolumens auf einzelne Volumenelemente, b) Festlegung des zu optimierenden Bauteilbereichs, c) Festlegung des Grenzwertes der Wärmeableitungsfähigkeit und des Zielwertes der Wärmeableitungsfähigkeit und einer maximalen Anzahl der Berechnungszyklen, d) eine erste Berechnung der Wärmeableitungsfähigkeit im gesamten Bauteil (10, 20, 30, 40, 50), e) Vergleich der Werte der berechneten lokalen Wärmeableitungsfähigkeit in einzelnen Volumenelementen des zu optimierenden Bauteilbereichs mit dem Grenzwert der Wärmeableitungsfähigkeit, f) Änderung des Bauteilvolumens im zu optimierenden Bauteilbereich durch Addition von neuen Volumenelementen (11) und/oder Subtraktion von bestehenden Volumenelementen anhand des Vergleichs der Werte in Schritt (e), g) erneute Berechnung der Wärmeableitungsfähigkeit im gesamten Bauteil (10, 20, 30, 40, 50) unter Berücksichtigung der addierten und/oder subtrahierten Volumenelemente (11), h) Wiederholung der Schritte (e) bis (g) solange, bis eine vordefinierte Anzahl der Wiederholungsschritte erreicht wird oder bis dass in jedem Volumenelement des Bauteils (10, 20, 30, 40, 50) der Zielwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit erreicht wird. 15. Method according to one of the preceding claims, comprising a) dividing the component volume into individual volume elements, b) determining the component region to be optimized, c) determining the limit of the heat dissipation capability and the target value of the heat dissipation capability and a maximum number of calculation cycles, d) a first Calculation of the heat dissipation capability in the entire component (10, 20, 30, 40, 50), e) comparison of the values of the calculated local heat dissipation capability in individual volume elements of the component region to be optimized with the limit value of the heat dissipation capability, f) change of the component volume in the component region to be optimized Addition of new volume elements (11) and / or subtraction of existing volume elements based on the comparison of the values in step (e), g) recalculation of the heat dissipation capability in the whole component (10, 20, 30, 40, 50) taking into account the added and / or subtracts h Volume elements (11), h) repetition of steps (e) to (g) until a predefined number of repetition steps is reached or until in each volume element of the Component (10, 20, 30, 40, 50) of the target value of the local heat dissipation ability is achieved.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei eine Änderung des Bauteilvolumens durch Subtraktion von Volumenelementen an den lokalen Stellen erfolgt, an denen der Wert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit niedriger ist als der Grenzwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit. 16. A method according to claim 14 or 15, wherein a change of the component volume takes place by subtracting volume elements at the local places where the value of the local heat dissipation capability is lower than the limit of the local heat dissipation capability.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei eine Änderung des Bauteilvolumens durch Subtraktion von Volumenelementen an den lokalen Stellen erfolgt, an denen der Wert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit höher ist als der Grenzwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit. 17. The method of claim 14, wherein a change in the volume of the component is made by subtracting volume elements at the local locations where the value of the local heat dissipation capability is higher than the local heat dissipation capability limit.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei eine Änderung des Bauteilvolumens durch Addition von neuen Volumenelementen (11) an den lokalen Stellen der Bauteiloberfläche erfolgt, an denen der Wert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit niedriger ist als der Grenzwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit. 18. The method according to claim 14, wherein a change in the component volume takes place by addition of new volume elements (11) at the local locations of the component surface at which the value of the local heat dissipation capability is lower than the limit value of the local heat dissipation capability.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei eine Änderung des Bauteilvolumens durch Addition von neuen Volumenelementen (11) an den lokalen Stellen der Bauteiloberfläche erfolgt, an denen der Wert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit höher ist als der Grenzwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit. 19. A method according to claim 14 or 15, wherein a change of the component volume takes place by addition of new volume elements (11) at the local locations of the component surface at which the value of the local heat dissipation capability is higher than the limit value of the local heat dissipation capability.
20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei nicht benachbarte lokale Stellen an einer Oberfläche eines Bauteils (10, 20, 30, 40, 50), welche ungleiche Werte der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit aufweisen, durch die Addition der neuen Volumenelemente (11) miteinander verbunden werden. A method according to any one of the preceding claims, wherein at least two non-adjacent localities on a surface of a component (10, 20, 30, 40, 50) having dissimilar values of local heat dissipation capability are added by the addition of the new volume elements (11). be connected to each other.
21. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei für mindestens einen Querschnitt eines Bauteils (10, 20, 30, 40, 50) oder einen Teil von diesem Querschnitt die Addition und/oder Subtraktion von Volumenelementen so durchgeführt wird, dass der Mittelwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit in diesem Querschnitt oder einem Teil von diesem Querschnitt in einem Intervall zwischen vordefinierbaren minimalen und maximalen Zielwerten der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit liegt. 21. The method according to any one of the preceding claims, wherein for at least one cross section of a component (10, 20, 30, 40, 50) or a part of this cross section, the addition and / or subtraction of volume elements so it is performed that the average local heat dissipation capability in this cross-section or part of that cross-section is in an interval between predefinable minimum and maximum local thermal dissipation target values.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei für additiv herzustellende Bauteile (10, 20, 30, 40, 50) die Addition und/oder Subtraktion von Volumenelementen für mindestens zwei unterschiedliche Bauteilschnitte mit Orientierung quer zur Aufbaurichtung so durchgeführt wird, dass der Mittelwert der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit in beiden Bauteilschnitten in einem Intervall zwischen vordefinierbaren minimalen und maximalen Zielwerten der lokalen Wärmeableitungsfähigkeit liegt. Method according to one of the preceding claims, wherein for additively produced components (10, 20, 30, 40, 50), the addition and / or subtraction of volume elements for at least two different component cuts with orientation transverse to the mounting direction is performed so that the mean value of the local Heat dissipation capability in both component slices is in an interval between predefinable minimum and maximum local thermal dissipation target values.
Ein oder mehrere computerlesbare(s) Medium/Medien, das/die durch Computer ausführbare Befehle umfasst/umfassen, die, wenn sie durch einen Computer ausgeführt werden, den Computer veranlassen, das Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche durchzuführen. One or more computer-readable media / media comprising computer-executable instructions that, when executed by a computer, cause the computer to perform the method of any one of the preceding claims.
PCT/EP2018/000306 2017-06-20 2018-06-12 Method for the simulation-based optimisation of the form of a three-dimensional component to be developed and subsequently produced, more particularly additively produced WO2018233867A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017113483.2 2017-06-20
DE102017113483.2A DE102017113483A1 (en) 2017-06-20 2017-06-20 Method for simulation-based optimization of the shape of a three-dimensional component to be developed and later, in particular additive, to be produced

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2018233867A1 true WO2018233867A1 (en) 2018-12-27
WO2018233867A8 WO2018233867A8 (en) 2019-03-14

Family

ID=62814981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/000306 WO2018233867A1 (en) 2017-06-20 2018-06-12 Method for the simulation-based optimisation of the form of a three-dimensional component to be developed and subsequently produced, more particularly additively produced

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017113483A1 (en)
WO (1) WO2018233867A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11465361B2 (en) 2020-03-27 2022-10-11 Wisconsin Alumni Research Foundation Systems, methods, and media for controlling support structures and build orientation in manufacturing

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Heat Exchangers - Design, Experiment and Simulation", 27 April 2017, INTECH, ISBN: 978-953-51-3094-9, article MARK CHRISTIAN E. MANUEL ET AL: "Heat Exchanger Design with Topology Optimization", XP055505699, DOI: 10.5772/66961 *
ERCAN M. DEDE ET AL: "Topology Optimization, Additive Layer Manufacturing, and Experimental Testing of an Air-Cooled Heat Sink", JOURNAL OF MECHANICAL DESIGN, vol. 137, no. 11, 12 October 2015 (2015-10-12), US, pages 111403, XP055505600, ISSN: 1050-0472, DOI: 10.1115/1.4030989 *
TONI A. KROL ET AL: "Computational-Efficient Design of Support Structures and Material Modeling for Metal-Based Additive Manufacturing", ANSYS CONFERENCE & 29TH CADFEM USERS' MEETING 2011 OCTOBER 19-21, 2011 - ICS INTERNATIONALES CONGRESSCENTER STUTTGART, GERMANY, 21 October 2011 (2011-10-21), pages 1 - 12, XP055505952, Retrieved from the Internet <URL:www.cae-wiki.info/wikiplus/images/e/e4/UM2011-2.2.12.pdf> [retrieved on 20180910] *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11465361B2 (en) 2020-03-27 2022-10-11 Wisconsin Alumni Research Foundation Systems, methods, and media for controlling support structures and build orientation in manufacturing

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017113483A1 (en) 2018-12-20
WO2018233867A8 (en) 2019-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018233866A1 (en) Method for the additive manufacturing of at least one component, supporting structure or element of a supporting structure, component with the same and installation for carrying out such a method
DE102017107364A1 (en) Method for the additive production of a three-dimensional component and method for calculating a scanning strategy for the purpose of corresponding activation of a system for the additive production of a three-dimensional component
DE102007039035B3 (en) Method for producing a component and use of the component produced by the method
EP3349928B1 (en) Method and apparatus for additive manufacturing
DE102012109262A1 (en) Method for stabilizing a powder bed by means of negative pressure for additive manufacturing
DE102013203936A1 (en) Generative layer building method for producing a three-dimensional object and three-dimensional object
EP3318352A1 (en) Method for simulation-based detection of thermally critical component areas and method for component-specific adaption of local heat generation during additive production
EP3053720A1 (en) Method for producing a three-dimensional object through successive fixing of layers
WO2019154572A1 (en) Method for selectively irradiating a material layer, production method, and computer program product
EP3414036B1 (en) Process for determining the build orientation of an article to be manufactured through additive manufacturing and computer-readable medium
EP3455014B1 (en) Apparatus with guiding rail for additive manufacturing
DE102017201084A1 (en) Process for additive production and coating apparatus
DE102022117935A1 (en) Generation of optimized process variable values and control data for an additive build process
EP3222372A1 (en) Method for additive manufacturing a component with multiple building materials and component
WO2018233867A1 (en) Method for the simulation-based optimisation of the form of a three-dimensional component to be developed and subsequently produced, more particularly additively produced
WO2018091217A1 (en) Method for additive manufacturing with selective removal of base material
DE102011121568A1 (en) Producing three-dimensional objects by solidifying layers of building material solidifiable by radiation, comprises e.g. reducing the coater volume, such that only the region within a building cell formed by a building cell wall, is coated
WO2018184725A1 (en) Method for additively manufacturing a three-dimensional component and method for calculating a scanning strategy for the corresponding control of a system for additively manufacturing a three-dimensional component
DE102016211068A1 (en) Method for producing at least one component
DE102017123796B4 (en) Tool
EP3921132B1 (en) Lamella block for a calibration device
DE102021105991A1 (en) Process for the production of a three-dimensional component
EP3687757B1 (en) Tool for processing foamable and/or pre-foamed plastic particles
DE102020120319A1 (en) Method and device for the additive manufacturing of a workpiece
DE202017005819U1 (en) Apparatus for determining a quantity of powder for generative production

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18736791

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18736791

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1