Physikbasierte Modelle formlabiler Objekte zur Auslegung produktionstechnischer Systeme

Die Simulation hat sich in vielen Bereichen der Produktionstechnik etabliert, um Entwicklungsergebnisse in frühen Phasen abzusichern. Neben den klassischen Vertretern, wie etwa der Finite-Elemente-Methode (FEM) in der mechanischen Entwicklung, wurden in den letzten Jahren viele weitere disziplinspezifische Lösungsansätze entwickelt, die zunehmend in interdisziplinären Entwicklungsumgebungen verknüpft werden. Dennoch existieren weiterhin Hemmnisse, die einen übergreifenden Einsatz erschweren. Zum einen ist dies vor allem der hohe Aufwand zur Modellbildung bei einer vergleichsweise geringen Aussagekraft der Modelle. Zum anderen kann mit aktuellen Ansätzen das detaillierte Systemverhalten, speziell der Materialflussobjekte, nicht vollständig abgebildet werden. Ein diesbezüglicher Lösungsansatz ist die physikbasierte Simulation. Dabei wird das Anlagenverhalten durch ein physikalisch angereichertes Modell repräsentiert und durch eine Physik-Engine ausgewertet. Die gegebenen Ansätze der produktionstechnischen Forschung und der aktuellen Entwicklungswerkzeuge zur Physiksimulation sind weit-gehend auf die Abbildung von starren Körpern limitiert. Gerade im Bereich der Verarbeitungsmaschinen, beispielsweise bei Verpackungsanlagen, ist die Abbildung formlabilen Objektverhaltens jedoch essentiell für die Aussagekraft der Simulation. Innerhalb des vorliegenden Beitrags wird daher ein neuer Ansatz zur Abbildung formlabilen Verhaltens auf Basis geometrischer Grundkörper oder Partikeln vorgestellt. Basierend auf einer Übersicht vorhandener Simulationsansätze für formlabile Objekte wird ein Verfahren entwickelt, das unterschiedlicher Ansätze, vor allem aus dem Bereich der Computergrafik, synchronisiert. Umsetzung und Bewertung anhand unterschiedlicher industrieller Anwendungen runden den Beitrag ab.