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Finite-Elemente-Datenaufbereitung für die interaktive Visualisierung und Analyse in der Virtuellen Realität

In der Virtuellen Realität (VR) konnten komplexe Werkzeugmaschinenmodelle bisher nur mit hohem Arbeitsaufwand visualisiert werden. Diese Dissertation stellt ein auf dem Finite-Elemente(FE)-Ergebnisdatensatz eines Werkzeugmaschinenmodells basierendes Verfahren vor, mit dem die Daten so auf- und weiterverarbeitet werden können, dass als Ergebnis eine interaktive FE-Ergebnis¬visualisierung mit Strukturanalysemöglichkeiten in der Virtual Reality zur Verfügung steht. Dabei werden die FE-Daten mit dem Zwischenschritt eines hierfür programmierten VR-Preprocessing-Tools StrukExm aufbereitet und dann automatisiert in die VR-Software ViSTA des Rechen- und Kommunikationszentrums der RWTH Aachen übertragen. In StrukExm sind unterschiedliche Ansätze zur Netzreduktion integriert worden, sodass nun auch komplexeste FE-Ergebnisdaten interaktiv und immersiv in einer Virtuellen Umgebung (VU) bzw. Virtual Environment (VE) animiert, visualisiert und analysiert werden können. StrukExm generiert aus einem FE-Datensatz automatisiert ein Kinematikmodell, mit dem das Werkzeugmaschinenmodell entsprechend seinen Koppelstellendefinitionen im Arbeitsraum verfahren werden kann. Durch eine hinterlegte Kollisionskontrolle lässt sich auch der maximal mögliche Arbeitsraum ermitteln und visualisieren. Auf dieser Grundlage konnten VR-Analysemöglichkeiten zur Auf¬deckung konstruktiver Schwachstellen integriert werden. Diese Schwachstellenanalysen werden in Form von Verlagerungsanalysen von Koppelstellen und Gestellbauteilen an unterschiedlichen Verfahrpositionen und beliebigen Kraftangriffsrichtungen am Tool Center Point durchgeführt. Mit den Verlagerungsanalysen ist es möglich, die relativen Anteile sämtlicher Gestellbauteile und Koppelstellen an der Gesamtverlagerung mit Techniken der VR intuitiv aufzuspüren, um so gezielt Optimierungsmaßnahmen ergreifen zu können.

Aktualisiert: 2021-07-10

Autor: Bernhard Müller-Held

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