Die wesentliche Erfassung von 3D-Objekten fördert innovatives Design und eine effiziente Fertigung
Computer haben unsere Fähigkeit zur Lösung komplexer Probleme revolutioniert. Zur Ausschöpfung seines vollen Potentials sind jedoch schlanke und dennoch ausgefeilte Algorithmen zur Erfassung notwendiger Informationen für eine hohe Genauigkeit erforderlich, ohne die Rechenzeit zu verlangsamen. Die EU-Finanzierung des Projekts ARCADES(öffnet in neuem Fenster) unterstützte die Schaffung eines Marie-Skłodowska-Curie-Ausbildungsnetzwerks, welches genau das erreicht hat. Zahlreiche fortschrittliche Algorithmen und Instrumente für computergestütztes Design werden die Wettbewerbsfähigkeit Europas in kritischen Anwendungen verbessern. „Im Gegensatz zu herkömmlichen Doktorandenprogrammen setzt das Marie-Skłodowska-Curie-Ausbildungsnetzwerk geförderte Personen einem internationalen Netzwerk mit akademischen Umgebungen und Industriepartnern aus. Diese einmalige Gelegenheit unterstützte ARCADES bei der Entwicklung neuartiger Methoden für computergestützte Designsoftware, welche die neuesten mathematischen Durchbrüche integriert“, erklärt Ioannis Emiris, Projektkoordinator von ARCADES vom Athena – Forschungs- und Innovationszentrum für Informations-, Kommunikations- und Wissenstechnologie(öffnet in neuem Fenster) und von der Nationalen und Kapodistrias-Universität Athen(öffnet in neuem Fenster).
Gebogene Oberflächen sowie komplexe Mobilität zu Land und zu Wasser
In den Bereichen Hydrodynamik und Schiffsbau entwickelten junge Forschende neue isogeometrische(öffnet in neuem Fenster) Modellierer und Solver(öffnet in neuem Fenster), die computergestützte Designmodelle nahtlos und direkt mit Rechenmechanik und Finite-Elemente-Analyse koppeln. Ein neuartiger T-Splines-basierter parametrischer Modellierer (TshipPM(öffnet in neuem Fenster) für komplexe Schiffsformen) integriert über 20 Konstruktionsparameter und generiert effizient und robust eine umfassende Reihe an Konstruktionsalternativen für hochwertige Schiffsrümpfe. TshipPM ist jetzt für die Kommerzialisierung bereit. Darüber hinaus wurden während der Entsendung einer geförderten Person zu ITI(öffnet in neuem Fenster), einem Industriepartner von ARCADES, entscheidende Schritte unternommen, um die Darstellung im Hauptsoftwareprodukt von ITI, CADfix(öffnet in neuem Fenster) auszuschöpfen. Emiris fügt hinzu: „Die Arbeit von zwei geförderten Personen am computergestützten Design in der Schifffahrtsindustrie wurde vom EU-Innovationsradar(öffnet in neuem Fenster) sozusagen auf die Karte gesetzt(öffnet in neuem Fenster).“ Die geförderten Personen von ARCADES entwickelten außerdem intuitive interaktive computergestützte Designinstrumente, um Fachkräfte aus den Bereichen Architektur und Ingenieurswesen bei der Konstruktion und Herstellung von geschwungenen Fassaden(öffnet in neuem Fenster) und Freiform-Architekturoberflächen(öffnet in neuem Fenster) aus Materialien einschließlich Glas zu unterstützen. Die in Zusammenarbeit mit Evolute(öffnet in neuem Fenster), einem Mitglied von ARCADES, durchgeführten Arbeiten wurden bereits von mehreren Branchenführern umgesetzt und angepasst. Emiris fährt fort: „Unser digitaler Designrahmen, der geometrische Modellierung und Optimierung, physikalische Simulation und Deep Learning kombiniert, hat unsere ursprünglichen Ziele übertroffen. Neben der Unterstützung des Designs bietet es Feedback zu den Produktionskosten.“ Die Erforschung des Potentials moderner Techniken des maschinellen Lernens für das Lernen in 3D-Form hat im neuen Marie-Skłodowska-Curie-Ausbildungsnetzwerk GRAPES(öffnet in neuem Fenster) eine Hauptrolle gespielt. Ein weiterer wichtiger Bereich mit bedeutenden Fortschritten ist die Untersuchung starrer Objekte mit vorgeschriebenen Freiheitsgraden(öffnet in neuem Fenster) für die Konstruktion von Robotern, Werkzeugmaschinen und sogar molekularer Kinematik. Während der Entsendung einer geförderten Person zum Industriepartner TopSolid(öffnet in neuem Fenster) (ehemals Missler Software) wurden einige der Methoden in die Flaggschiff-Familie der kommerziellen Software „TopSolid“ integriert. Darüber hinaus wird derzeit Prototypsoftware mit Modellierungsalgorithmen zur Steuerung von Werkzeugmaschinen vom ARCADES-Partner RISC Software(öffnet in neuem Fenster) ausgewertet.
Nachrichten verbreiten – und die klugen Köpfe dahinter
Die Ergebnisse des Projekts ARCADES wurden über 250 Aktivitäten mitgeteilt, darunter wissenschaftliche Präsentationen und Veröffentlichungen, öffentliche Vorträge und Wissenschaftsmessen. „Unsere Kollegschaft ist zu einer sehr engen Gemeinschaft außergewöhnlicher junger Forschender geworden. Viele wechseln in Forschungspositionen in anderen europäischen Ländern. Diese internationale Denkweise wird die Karrieren der geförderten Personen, den Bereich des computergestützten Designs und die von ihm unterstützten Branchen fördern“, schließt Emiris. Der globale Markt für computergestütztes Design wird voraussichtlich einen Umsatz von fast 19 Milliarden US-Dollar bis 2030(öffnet in neuem Fenster) erzielen. Die besten und klügsten Personen von ARCADES werden Schlüsselfiguren sein.
