Diplomarbeit: Surface reconstruction on noised polyhedral meshes

Im Rahmen des Produktentwurfes bedient man sich oft numerischer Optimierung von Bauteilen in Hinblick auf Gewicht oder Stabilität. Die dort verwendeten Vefahren zur numerischen Simulation basieren auf Finite Elemente Methoden. Methodisch bedingt liefert z.B. die Strukturoptimierung in diesem Zusammenhang eine Bauteilbeschreibung, die aus dem Simulationsgitter extrahiert wurde. Diese aus stückweise ebenen Flächen zusammengesetzte Repräsentation ist nur schwierig zu handhaben und ungeeignet für die weitere Verarbeitung in CAD Tools. Die Konvertierung in ein hochwertiges CAD Modell mit garantierten Glattheitsbedingungen und Topologieinformationen benötigt auch heutzutage noch sehr viel Handarbeit, wenn nicht sogar eine komplette Neukonstruktion des Bauteils durch einen Ingenieur.

In dieser Diplomarbeit wird ein Automatismus für die Umwandlung der Optimierungsergebnisse in ein CAD Modell entwickelt, der grösstenteils ohne Benutzerinteraktion auskommt. Die Ergebnisse werden in einer prototypischen Implementierung verifiziert, die folgende Schritte umfasst. Zuerst werden die Eingangsdaten aufbereitet, um numerisch bedingte Artefakte und vom Simulationsgitter herrührende Unstetigkeiten zu entfernen. Daraufhin wird die Oberfläche in viereckige Regionen unterteilt, auf deren Basis anschliessend Freiformflächen mit glatten Übergängen auf die Oberfläche gepasst werden. Zum Abschluss werden die Topologieinformationen ermittelt und das korrekte Modell in einem standard CAD Format exportiert.