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Title:
METHOD AND COMPUTER PROGRAM PRODUCT FOR IMPROVING A MANUFACTURING PLAN FOR THE MANUFACTURE OF A THREE-DIMENSIONAL COMPONENT FROM A METAL SHEET
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/072808
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for improving a manufacturing plan for the manufacture of a three-dimensional component (1) from a metal sheet, wherein: the component (1) is to be produced from the metal sheet in accordance with the manufacturing plan by way of cutting and bending and/or welding; the manufacturing plan comprises a first two-dimensional construction plan (2); the first construction plan (2) comprises an outer contour (3) for cutting the component out of a metal sheet; the first construction plan (2) comprises at least one bending edge (23) and optionally one or more weld seams (24); the first construction plan (2) is divided, along bending edges (23) and weld seams (24), into areas; the areas are rearranged to form at least one second two-dimensional construction plan (2); the three-dimensional component (1) can be produced from the second construction plan (2); the construction plans (2) are evaluated according to the length of the outer contour (3), the length of the weld seams (24) and/or the number of bends (23); the improved manufacturing plan is created from at least one second construction plan (2) if the evaluation of the second construction plan (2) is better than the evaluation of the first construction plan (2).

Inventors:
STEILING JONAS (DE)
HESSELBARTH MAX (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/079542
Publication Date:
May 04, 2023
Filing Date:
October 24, 2022
Export Citation:
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Assignee:
OPTIMATE GMBH (DE)
International Classes:
B21D5/00; B23K1/00; B23P23/00; G05B19/00; G05B19/4097
Domestic Patent References:
WO2022002339A12022-01-06
Foreign References:
GB2364665A2002-02-06
US20090173742A12009-07-09
Other References:
DE VIN LEO J ET AL: "Concurrency in Design and Process Planning for Small Batch Production of Sheet Metal Parts Karlstad Lean Factory View project Infofusion: Information Fusion from Databases, Sensors and Simulations View project", 31 January 1996 (1996-01-31), XP093023836, Retrieved from the Internet
DE VIN LEONARD JACOBUS: "Computer aided process planning for the bending of sheet metal components", 3 June 1994 (1994-06-03), XP093023840, ISBN: 978-90-90-07217-3, Retrieved from the Internet [retrieved on 20230214]
DE VIN L. J. ET AL: "Process planning for small batch manufacturing of sheet metal parts", INTERNATIONAL JOURNAL OF PRODUCTION RESEARCH., vol. 38, no. 17, 1 November 2000 (2000-11-01), GB, pages 4273 - 4283, XP093023833, ISSN: 0020-7543, Retrieved from the Internet DOI: 10.1080/00207540050205082
WANG C ET AL: "Design and manufacturing of sheet-metal parts: using features to aid process planning and resolve manufacturability problems", ROBOTICS AND COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS BV., BARKING, GB, vol. 13, no. 3, 1 September 1997 (1997-09-01), pages 281 - 294, XP004089415, ISSN: 0736-5845, DOI: 10.1016/S0736-5845(97)00009-4
Attorney, Agent or Firm:
TRUMPF PATENTABTEILUNG (DE)
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Claims:
Patentansprüche Verfahren zur Verbesserung eines Herstellungsplans zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils (1) aus einem Blech, wobei das Bauteil (1) nach dem Herstellungsplan mittels Schneiden und Biegen und/oder Schweißen, aus dem Blech gefertigt werden soll, wobei der Herstellungsplan einen ersten zweidimensionalen Bauplan (2) umfasst, wobei der erste Bauplan (2) eine Außenkontur zum Ausschneiden des Bauteils aus einem Blech aufweist, wobei der erste Bauplan (2) zumindest eine Biegekante (23) und optional eine oder mehrere Schweißnähte (24) aufweist, wobei der erste Bauplan (2) entlang von Biegekanten (23) und Schweißnähten (24) in Flächen (11, 12, 13, 14) aufgeteilt wird, wobei die Flächen (11, 12, 13, 14) zu zumindest einem zweiten zweidimensionalen Bauplan neu angeordnet werden, wobei aus dem zweiten Bauplan das dreidimensionale Bauteil (1) gefertigt werden kann, wobei die Baupläne nach Länge der Außenkontur (3), Länge der Schweißnähte (24) und/oder Anzahl der Biegungen (23) bewertet werden, wobei aus zumindest einem zweiten Bauplan der verbesserte Herstellungsplan erstellt wird, wenn die Bewertung des zweiten Bauplans besser ist als die Bewertung des ersten Bauplans. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem ersten Bauplan ein Graph (4) erstellt wird, wobei die Ecken des Graphen (4) die Flächen (11, 12, 13, 14) des Bauplans und die Kanten des Graphen (4) die Verbindungen (23, 24, 25) zwischen den Flächen (11, 12, 13, 14) repräsentieren, wobei eine Kante im Graph eine Schweißnaht (24), eine Biegekante (23), eine Materialverbindung (25) oder eine fehlende Verbindung (26) repräsentieren kann, wobei zur Erzeugung des zweiten Bauplans zumindest für einen Teil der Kanten des Graphen die repräsentierte Verbindung ( 23, 24, 25, 26) geändert wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kante im Graph eine Materialverbindung (25) nur zwischen Flächen, die in der gleichen Ebene liegen und aneinandergrenzen, repräsentieren kann. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Baupläne (2) jeweils ein die Außenkontur (3) umschließendes Rechteck (31) minimaler Fläche bestimmt wird und die Fläche des Rechtecks (31 )in die Bewertung des jeweiligen Bauplans eingeht. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bauplan (2) zumindest einen Befestigungspunkt (21, 22) aufweist, wobei die Fläche (11, 12), in der der Befestigungspunkt (21, 22) liegt, eine Befestigungsfläche (11a, 11b, 11c, 12a, 12b) ist, wobei für jeden Bauplan Stabilitätspfade (30) zwischen den Befestigungsflächen (11a, 11b, 11c, 12a, 12b) bestimmt werden, wobei ein Stabilitätspfad (30) auf einer Befestigungsfläche (11a, 11b, 11c, 12a, 12b) beginnt und auf einer Befestigungsfläche (11a, 11b, 11c, 12a, 12b) endet, wobei ein Stabilitätspfad (30) Flächen (11, 12, 13, 14) über Biegekanten (23) und/oder Schweißnähte (24) und/oder Materialverbindungen (25) verbindet, wobei ein zweiter Bauplan (2) als stabiler Bauplan (2) gewertet wird, wenn alle Flächen (11, 12, 13, 14), die im ersten Bauplan (2) über einen Stabilitätspfad (30) mit einer Befestigungsfläche (11a, 11b, 11c, 12a, 12b) verbunden sind, auch im zweiten Bauplan (2) über einen Stabilitätspfad (30) mit einer Befestigungsfläche (11a, 11b, 11c, 12a, 12b) verbunden sind. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stabilitätspfad (30) jede Biegekante (23) oder Schweißnaht (24) maximal einmal kreuzt. - 15 - Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6 in Verbindung mit einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilitätspfad (30) im Graph (4) bestimmt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bauplan (2) mindestens zwei Befestigungspunkte (21, 22) aufweist, wobei die mindestens zwei Befestigungspunkte (21, 22) in einer ersten Fläche (11) liegen, wobei die erste Fläche (11) zwischen den beiden Befestigungspunkten (21, 22) in zwei Befestigungsflächen (11a, 11b, 11c) aufgeteilt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erstellung des zweiten Bauplans (2) eine Schweißnaht (24) in eine Biegekante (23) oder eine Materialverbindung (25) geändert wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erstellung des zweiten Bauplans (2) eine Materialverbindung (25) in eine fehlende Verbindung (26) geändert wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dreidimensionale Bauteil (1) nach dem verbesserten Herstellungsplan mittels einer oder mehrerer Werkzeugmaschinen hergestellt wird. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Description:
Verfahren und Computerprogrammprodukt zur Verbesserung eines Herstellungsplans zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils aus einem Blech

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung eines Herstellungsplans zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils aus einem Blech

Weiter betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Verbesserung eines Herstellungsplans zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils aus einem Blech.

Es ist bekannt, dreidimensionale Bauteile mittels Schneiden und Biegen und/oder Schweißen aus einem Blech herzustellen. Ein Bauteil kann dabei auf verschiedenen Wegen aus einem Blech hergestellt werden. Insbesondere kann sich die zweidimensionale Abwicklung des Bauteils unterscheiden. Daraus folgt, dass unterschiedliche Kanten des Bauteils gebogen bzw. geschweißt werden müssen. Die unterschiedlichen Herstellungswege unterscheiden sich in ihren Kosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt bereitzustellen, welche einen vorliegenden Herstellungsplan verbessern. Dadurch wird ein schnelleres und/oder kostengünstigeres Erstellen des dreidimensionalen Bauteils ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Verbesserung eines Herstellungsplans zur Herstellung eines dreidimensionalen Bauteils aus einem Blech, wobei das Bauteil nach dem Herstellungsplan mittels Schneiden und Biegen und/oder Schweißen aus dem Blech gefertigt werden soll, wobei der Herstellungsplan einen ersten zweidimensionalen Bauplan umfasst, wobei der erste Bauplan eine Außenkontur zum Ausschneiden des Bauteils aus einem Blech aufweist, wobei der erste Bauplan zumindest eine Biegekante und optional eine oder mehrere Schweißnähte aufweist, wobei der erste Bauplan entlang von Biegekanten und Schweißnähten in Flächen aufgeteilt wird, wobei die Flächen zu zumindest einem zweiten zweidimensionalen Bauplan neu angeordnet werden, wobei aus dem zweiten Bauplan das dreidimensionale Bauteil gefertigt werden kann, wobei die Baupläne nach Länge der Außenkontur, Länge der Schweißnähte und/oder Anzahl der Biegungen bewertet werden, wobei aus zumindest einem zweiten Bauplan der verbesserte Herstellungsplan erstellt wird, wenn die Bewertung des zweiten Bauplans besser ist als die Bewertung des ersten Bauplans.

Der zweidimensionale Bauplan umfasst eine zweidimensionale Abwicklung des Bauteils. Die Abwicklung beschreibt die Form, die aus dem Blech herausgeschnitten werden soll. Die Form umfasst eine Außenkontur und optional Ausnehmungen innerhalb der Außenkontur. Die Ausnehmungen können bspw. mittels Schneiden oder Stanzen erzeugt werden. Weiterhin umfasst der Bauplan Biegekanten mit Biegerichtungen und Biegewinkeln. Falls eine oder mehrere Schweißnähte vorgesehen sind, enthält der Bauplan auch Angaben dazu, welche Kanten des Blechs verschweißt werden sollen. Biegekanten befinden sich innerhalb der Außenkontur, Schweißnähte jeweils entlang von zwei Bereichen der Außenkontur, die miteinander verschweißt werden sollen.

Der Herstellungsplan kann zusätzlich Informationen über das zu verwendende Material und/oder die Blechdicke enthalten.

Damit aus dem zweiten Bauplan das dreidimensionale Bauteil gefertigt werden kann, wird die Verbindung der Flächen zueinander bei dem Anordnen zu einem zweiten Bauplan beibehalten. Das bedeutet, dass Flächen, die im ersten Bauplan über eine Biegekante oder eine Schweißnaht verbunden sind, auch im zweiten Bauplan über eine Biegekante oder eine Schweißnaht verbunden sind. Dabei kann sich die Verbindungsart zwischen dem ersten Bauplan und dem zweiten Bauplan unterscheiden.

Die Bewertung der Baupläne gibt ein Maß für die Kosten und/oder die Herstellungszeit des Bauteils an. Die Bewertungsmetriken können dabei vom Anwender des Verfahrens anpassbar sein. Bspw. kann der Anwender Kosten und/oder Zeit für das Ausführen eine Schweißvorgangs einer bestimmten Länge, einen Schneidvorgang einer bestimmten Länge und/oder einen Biegevorgang vorgeben. Weiterhin können die Bewertungsmetriken vom Material und/oder der Blechdicke abhängen.

Um aus dem zweiten Bauplan einen Herstellungsplan zu erstellen, wird der zweite Bauplan ggf. mit Informationen aus dem ersten Herstellungsplan, die nicht im zweiten Bauplan enthalten sind, kombiniert. Solche Informationen können bspw. Informationen über das zu verwendende Material und/oder die Blechdicke sein.

Bevorzugt wird aus dem ersten Bauplan ein Graph erstellt, wobei die Ecken des Graphen die Flächen des Bauplans und die Kanten des Graphen die Verbindungen zwischen den Flächen repräsentieren, wobei eine Kante im Graph eine Schweißnaht, eine Biegekante, eine Materialverbindung oder eine fehlende Verbindung repräsentieren kann, wobei zur Erzeugung des zweiten Bauplans zumindest für einen Teil der Kanten des Graphen die repräsentierte Verbindung geändert wird. Durch die Nutzung des Graphen wird auf sehr einfache Weise sichergestellt, dass die Verbindung der Flächen bei der Anordnung der Flächen zu einem zweiten Bauplan beibehalten wird. Durch eine Änderung der Repräsentanz der Kanten im Graph kann die Art der Verbindung zwischen den Flächen geändert werden.

Vorteilhaft kann eine Kante im Graph eine Materialverbindung nur zwischen Flächen repräsentieren, die in der gleichen Ebene liegen und aneinandergrenzen. Flächen, die aneinandergrenzen aber nicht in einer Ebene liegen, können über eine Schweißnaht, eine Biegekante oder eine fehlende Verbindung verbunden werden. Flächen, die aneinandergrenzen und in einer Ebene liegen, können über eine Materialverbindung, eine Schweißnaht oder eine fehlende Verbindung verbunden werden.

Bevorzugt wird für die Baupläne jeweils ein die Außenkontur umschließendes Rechteck minimaler Fläche bestimmt und die Fläche des Rechtecks geht in die Bewertung des jeweiligen Bauplans ein. Durch die Bestimmung des minimalen umschließenden Rechtecks wird ein Maß für den Materialverbrauch bestimmt. Alternativ oder zusätzlich kann das Verhältnis der Fläche des umschließenden Rechtecks zu der Fläche des genutzten Blechs, also ein Maß für den Verschnitt, in die Bewertung des jeweiligen Bauplans eingehen.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Bauplan zumindest einen Befestigungspunkt auf, wobei die Fläche, in der der Befestigungspunkt liegt, eine Befestigungsfläche ist, wobei für jeden Bauplan Stabilitätspfade zwischen den Befestigungsflächen bestimmt werden, wobei ein Stabilitätspfad auf einer Befestigungsfläche beginnt und auf einer Befestigungsfläche endet, wobei ein Stabilitätspfad Flächen über Biegekanten und/oder Schweißnähte und/oder Materialverbindungen verbindet, wobei ein zweiter Bauplan als stabiler Bauplan gewertet wird, wenn alle Flächen, die im ersten Bauplan über einen Stabilitätspfad mit einer Befestigungsfläche verbunden sind, auch im zweiten Bauplan über einen Stabilitätspfad mit einer Befestigungsfläche verbunden sind.

Mit den Stabilitätspfaden wird die dreidimensionale Formstabilität des Bauteils geprüft. Flächen, die von einem Stabilitätspfad überstrichen werden, werden im gefertigten Bauteil ihre relative Lage zu den anderen Bauteilen beibehalten. Über die Stabilitätspfade kann daher festgestellt werden welche Flächen im ersten Bauplan stabil zueinander sein sollen. In dem zweiten Bauplan kann über die Stabilitätspfade geprüft werden, ob die gleichen Flächen stabil zueinander sein werden.

Bevorzugt werden nur als stabile Baupläne gewertete zweite Baupläne bewertet. Bei einer willkürlichen Änderung der Verbindungen zwischen den Flächen können instabile Baupläne entstehen. Aus instabilen Bauplänen kann zwar das dreidimensionale Bauteil gefertigt werden, allerdings erfüllt ein so hergestelltes Bauteil sehr wahrscheinlich nicht den angedachten Zweck. Durch die Überprüfung der Stabilität über die Stabilitätspfade kann die Stabilität, der aus einem zweiten Bauplan hergestellten Bauteile sichergestellt werden. Durch die Nutzung der Stabilitätspfade ist es bspw. möglich unnötige Schweißnähte einzusparen, wenn das Bauteil auch ohne diese Schweißnähte stabil ist.

Eine Befestigungsfläche enthält zumindest einen Befestigungspunkt und ist daher von sich aus stabil. Wenn ein Befestigungspunkt vorhanden ist, kann davon ausgegangen werden, dass die Befestigungsfläche an einer anderen stabilen Komponente befestigt wird und daher eine stabile Lage aufweisen wird. Alle weiteren Flächen müssen von einem Stabilitätspfad überstrichen werden, damit sie stabil sind. Ein Stabilitätspfad beginnt an einer Befestigungsfläche und endet an einer Befestigungsfläche. Da die Befestigungsflächen im gefertigten Bauteil ihre Lage relativ zueinander nicht verändern können, werden auch die vom Stabilitätspfad überstrichenen Flächen ihre Lage relativ zu den Befestigungsflächen beibehalten. Die Stabilitätspfade garantieren also, dass Flächen, die keine Befestigungsflächen sind, eine stabile relative Lage zu den Befestigungsflächen aufweisen. Flächen, die im ersten Bauplan nicht von einem Stabilitätspfad überstrichen werden, werden bei der Wertung, ob das Bauteil stabil ist, nicht berücksichtigt, da diese schon im ersten Bauplan keine stabile relative Lage zu den Befestigungsflächen aufweisen.

Vorzugsweise kreuzt ein Stabilitätspfad jede Biegekante oder Schweißnaht maximal einmal. Durch diese Einschränkung wird die Stabilitätsprüfung des Bauplans verbessert. Der Stabilitätspfad wird eine Fläche also nicht über dieselbe Biegekante oder Schweißnaht verlassen, über die er die Fläche erreicht hat. Ein Stabilitätspfad, der eine Fläche über dieselbe Biegekante oder Schweißnaht erreicht und verlässt sagt über die Fläche nichts aus.

Bevorzugt wird der Stabilitätspfad im Graph bestimmt. Im Graph ist die Bestimmung des Stabilitätspfads besonders einfach. Zu beachten ist, dass Kanten im Graphen, die eine fehlende Verbindung repräsentieren nicht vom Stabilitätspfad gekreuzt werden dürfen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der erste Bauplan mindestens zwei Befestigungspunkte auf, wobei die mindestens zwei Befestigungspunkte in einer ersten Fläche liegen, wobei die erste Fläche zwischen den beiden Befestigungspunkten in zwei Befestigungsflächen aufgeteilt wird.

Befestigungspunkte können automatisch erkannt werden, bspw. wenn Löcher einer vorbestimmten Größe in der Fläche vorhanden sind. Dabei kann die Herstellung der Löcher durch Schneiden oder Stanzen vorgesehen sein. Zwischen den beiden Befestigungsflächen ist eine Materialverbindung. Eine Kante im Graph zwischen den beiden Befestigungsflächen repräsentiert folglich eine Materialverbindung. Die Materialverbindung wird bevorzugt in eine fehlende Verbindung geändert. Da Befestigungsflächen von sich aus stabil sind, hat diese Änderung keine Auswirkungen auf die Stabilität des Bauteils.

Bevorzugt wird bei der Erstellung des zweiten Bauplans eine Schweißnaht in eine Biegekante oder eine Materialverbindung geändert. Die Änderung einer Schweißnaht in eine Biegekante erfolgt bei Flächen, die im ersten Bauplan unter einem Winkel geschweißt werden sollten. Die Änderung einer Schweißnaht in eine Materialverbindung erfolgt bei Flächen, die im ersten Bauplan in einer Ebene geschweißt werden sollten.

Bevorzugt wird bei der Erstellung des zweiten Bauplans eine Materialverbindung in eine fehlende Verbindung geändert. Dies ist besonders bevorzugt, wenn eine Fläche in mehrere Flächen unterteilt wird, da in der Fläche mehrere Befestigungspunkte vorhanden sind.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das dreidimensionale Bauteil nach dem verbesserten Herstellungsplan mittels einer oder mehrerer Werkzeugmaschinen hergestellt. Werkzeugmaschinen sind Maschinen, die einen oder mehrere Arbeitsschritte aus Schneiden, Stanzen, Biegen und Schweißen durchführen können. Das Bauteil wird auf diese Weise besonders kostengünstig und/oder schnell hergestellt.

Das Verfahren wird bevorzugt als computerimplementiertes Verfahren durchgeführt.

Die Erfindung umfasst auch ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Befehle zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Computer werden bevorzugt auf einem nichtflüchtigen computerlesbaren Speichermedium gespeichert.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung.

Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht eines dreidimensionalen Bauteils;

Fig. 2 eine zweidimensionale Abwicklung des Bauteils aus Figur 1;

Fig. 3 eine unterteilte zweidimensionale Abwicklung des Bauteils aus Figur 1;

Fig. 4 einen aus der in Figur 3 gezeigten Abwicklung erstellten ersten Graphen;

Fig. 5 einen aus dem in Fig. 4 gezeigten Graphen erstellen zweiten Graphen;

Fig. 6 eine aus dem in Fig. 5 gezeigten Graphen erzeugte zweite Abwicklung;

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines aus der in Fig. 6 gezeigten Abwicklung hergestellten Bauteils;

Fig. 8 die erste Abwicklung aus Figur 2 mit zwei Stabilitätspfaden;

Fig. 9 die zweite Abwicklung aus Figur 6 mit zwei Stabilitätspfaden; und

Fig. 10 die beiden Abwicklungen aus den Figuren 2 und 6 im Vergleich.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. In den Figuren werden Biegekanten gestrichelt dargestellt. Schweißnähte werden in den Figuren mit Strich-Punkt-Linien dargestellt. Fehlende Verbindungen werden in den Figuren der Graphen gepunktet dargestellt.

Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines dreidimensionalen Bauteils 1. Das dreidimensionale Bauteil 1 besteht aus vier Flächen. In einer ersten Fläche 11 sind drei Löcher 21 vorhanden. In einer zweiten Fläche 12 sind zwei Langlöcher 22 enthalten. Eine dritte Fläche 13 und eine vierte Fläche 14 dienen der Stabilität des Bauteils. Zwischen der ersten Fläche 11 und der zweiten Fläche 12, sowie zwischen der ersten Fläche 11 und der dritten Fläche 13, sowie der ersten Fläche Hund der vierten Fläche 14 sind Biegekanten 23 vorgesehen. Zwischen der zweiten Fläche 12und der dritten Fläche 13, sowie der zweiten Fläche 12und der vierten Fläche 14 sind Schweißnähte 24 vorgesehen.

Figur 2 zeigt eine zweidimensionale erste Abwicklung des Bauteils aus Figur 1. Der Bauplan wird entlang von Biegekanten 23 in Flächen unterteilt. In der ersten Fläche 11 werden die drei Löcher 21 als Befestigungspunkte erkannt und in der zweiten Fläche 12 werden die zwei Langlöcher 22 als Befestigungspunkte erkannt. An Bereichen der Außenkontur 3 der zweiten, dritten und vierten Fläche 12, 13, 14 sind jeweils die Schweißnähte 24 zwischen den Flächen vorgesehen.

Figur 3 zeigt eine unterteilte zweidimensionale Abwicklung des Bauteils aus Figur 1. Die erste Fläche 11 wird zwischen den drei Löchern 21, also den Befestigungspunkten, so unterteilt, dass jede entstehende Fläche 11a, 11b, 11c nur einen Befestigungspunkt 21 enthält. Zwischen den entstandenen Flächen 11a, 11b, 11c besteht jeweils eine Materialverbindung. Ebenso wird die zweite Fläche 12 zwischen den Langlöchern 22 so unterteilt, dass jede entstehende Fläche 12a, 12b nur einen Befestigungspunkt 21 enthält. Zwischen den entstandenen Flächen 12a, 12b besteht jeweils eine Materialverbindung. Die so entstandenen fünf Flächen 11a, 11b, 11c, 12a, 12b sind Befestigungsflächen.

Figur 4 zeigt einen aus der in Figur 3 gezeigten Abwicklung 2 erstellten ersten Graphen 4. Die Knoten des Graphen 4 repräsentieren die Flächen des Bauteils 1. Die Kanten des Graphen 4 repräsentieren die Verbindungen zwischen den Flächen. Die erste Fläche 11 wurde in drei Befestigungsflächen 11a, 11b, 11c aufgeteilt, sodass zwischen diesen Befestigungsflächen 11a, 11b, 11c jeweils eine Materialverbindung 25 repräsentiert wird. Die zweite Fläche 12 wurde in zwei Befestigungsflächen 12a, 12b aufgeteilt, sodass zwischen diesen Befestigungsflächen jeweils eine Materialverbindung 25 repräsentiert wird. Die weiteren Kanten des Graphen 4 repräsentieren die entsprechenden Biegekanten

23 und Schweißnähte 24 zwischen den Flächen. Aus dem in Figur 4 gezeigten Graph des ersten Bauplans 1 werden zweite Baupläne erzeugt, indem die Arten der repräsentierten Verbindungen geändert werden. Typischerweise sind Biegekanten günstiger und schneller herzustellen als Schweißnähte, sodass bevorzugt Schweißnähte in Biegekanten geändert werden. Materialverbindungen zwischen Befestigungsflächen können häufig durch fehlende Verbindungen ersetzt werden.

Figur 5 zeigt einen aus dem in Fig. 4 gezeigten Graphen erstellten zweiten Graphen 4. Im Vergleich zum ersten Graphen wurden die beiden Schweißnähte 24 durch Biegekanten 23 ersetzt. Die Biegekanten 23 zwischen der ersten Fläche 11 und der zweiten Fläche 12 wurden durch fehlende Verbindungen 26 ersetzt. Ebenso wurde die Materialverbindung 25 zwischen den beiden aus der zweiten Fläche 12 entstandenen Befestigungsflächen 12a, 12b durch eine fehlende Verbindung 26 ersetzt.

Figur 6 zeigt eine aus dem in Figur 5 gezeigten zweiten Graph 4 erstellte zweite Abwicklung 2. Im Unterschied zur in Figur 2 gezeigten ersten Abwicklung ist die zweite Fläche 12 keine zusammenhängende Fläche mehr, sondern die beiden aus der zweiten Fläche 12 entstandenen Befestigungsflächen 12a, 12b sind jeweils über Biegekanten 23 mit der dritten Fläche 13 bzw. der vierten Fläche 14 verbunden.

Auf die gleiche Art und Weise können aus dem in Figur 4 gezeigten ersten Graphen 4 weitere zweite Graphen und zugehörige zweite Abwicklungen erzeugt werden. Alle so erzeugten Abwicklungen werden nach Länge der Außenkontur 3, der Länge der Schweißnähte 24 und/oder der Anzahl der Biegungen 23 bewertet. Weiterhin kann der Materialverbrauch bewertet werden, bspw. indem ein minimales Rechteck um die Außenkontur gelegt und dessen Fläche bestimmt wird.

Im Vergleich der Abwicklungen 2 aus der Figur 2 und der Figur 6 wird ersichtlich, dass die Abwicklung 2 aus Figur 6 eine kürzere Außenkontur 3, weniger Schweißnähte 24, weniger Materialverbrauch und mehr Biegekanten 23 aufweist. Bevorzugt wird jeder Parameter einzeln bewertet, wobei die Gewichtung der Parameter anpassbar ist. Die Summe der einzelnen Bewertung ergibt die Bewertung des Bauplans. In der Summe ist die Bewertung der zweiten Abwicklung und damit des zweiten Bauplans aus Figur 6 daher besser als die Bewertung der ersten Abwicklung aus Figur 2. Basierend auf der zweiten Abwicklung 2 wird daher ein verbesserter Herstellungsplan erstellt. Mit diesem Herstellungsplan kann das dreidimensionale Bauteil mittels einer oder mehrerer Werkzeugmaschinen schneller und kostengünstiger hergestellt werden als mit dem ursprünglichen Herstellungsplan.

Figur 7 zeigt eine schematische Ansicht eines aus der in Fig. 6 gezeigten Abwicklung hergestellten Bauteils. Im Vergleich zu dem in Fig. 1 gezeigten Bauteil ist die zweite Fläche 12 in zwei Befestigungsflächen 12a, 12b aufgeteilt. Zwischen den beiden Befestigungsflächen besteht keine Verbindung. Ebenso besteht keine Verbindung zwischen den Teilen der zweiten Fläche 12 und der ersten Fläche 11. Zwischen der dritten Fläche 13 und der zweiten Fläche 12, sowie zwischen der vierten Fläche 14 und der zweiten Fläche 12 sind nun Biegekanten statt Schweißnähte vorhanden.

Figur 8 zeigt die erste Abwicklung aus Figur 2 mit zwei Stabilitätspfaden 30. Ein erster Stabilitätspfad 30 führt von der ersten Fläche 11 über eine Biegekante 23 zu der dritten Fläche 13 und über eine Schweißnaht 24 zu der zweiten Fläche 12. Ein zweiter Stabilitätspfad 30 führt von der ersten Fläche 11 über eine Biegekante 23 zu der vierten Fläche 14 und über eine Schweißnaht 24 zu der zweiten Fläche 12. Die Stabilitätspfade 30 erfüllen damit die Bedingung, dass sie jeweils auf einer Befestigungsfläche anfangen und enden. Die Stabilitätspfade 30 erfüllen auch die Bedingung, dass jede Biegekante 23 oder Schweißnaht 24 maximal einmal gekreuzt wird. Da alle Flächen von einem Stabilitätspfad überstrichen werden, wird das ganze Bauteil als stabil gewertet. Die Stabilitätspfade 30 garantieren, dass alle überstrichenen Flächen 13, 14 eine stabile relative Lage zu den Befestigungsflächen 11, 12 beibehalten.

Figur 9 zeigt die zweite Abwicklung aus Figur 6 mit zwei Stabilitätspfaden 30. Ein erster Stabilitätspfad 30 führt von der ersten Fläche 11 über eine Biegekante 23 zu der dritten Fläche 13 und über eine weitere Biegekante 23 zu einer Befestigungsfläche 12a der zweiten Fläche 12. Ein zweiter Stabilitätspfad 30 führt von der ersten Fläche 11 über eine Biegekante 23 zu der vierten Fläche 14 und über eine weitere Biegekante 23 zu der anderen Befestigungsfläche 12b der zweiten Fläche 12. Auch diese Stabilitätspfade 30 erfüllen die zu Figur 8 beschriebenen Bedingungen, sodass das ganze Bauteil als stabil gewertet wird. Die überstrichenen Flächen 13, 14 werden also auch nach diesem Bauplan eine stabile relative Lage zu den Befestigungsflächen 11, 12 beibehalten.

Figur 10 zeigt die beiden Abwicklungen aus den Figuren 2 und 6 im Vergleich. Dazu gezeigt ist jeweils das minimale Rechteckt 31. Das minimale Rechteck ist ein umschließendes Rechteck minimaler Fläche. Das heißt das minimale Rechteck umschließt die Abwicklung bei minimaler Fläche. In der Figur 10 ist deutlich zu erkennen, dass das minimale Rechteck bei der Abwicklung aus Figur 2 wesentlich mehr Fläche benötigt als das minimale Rechteck bei der Abwicklung aus Figur 6. Die Fläche des minimalen Rechtecks 31 geht als Maß für den Materialverbrauch in die Bewertung des jeweiligen Bauplans ein.

Bezugszeichenhste

Bauteil

Bauplan

Außenkontur

Graph erste Fläche zweite Fläche dritte Fläche vierte Fläche

Loch, Befestigungspunkt Langloch, Befestigungspunkt Biegekante

Schweißnaht

Materialverbindung fehlende Verbindung Stabilitätspfad minimales Rechteck