Je moderner das Design, umso komplexer sind oft die Oberflächen der Produkte. Ob Haushaltswaren, Möbel oder Karosserien, viele dieser Produkte erhalten ihr Design durch beliebig gekrümmte Flächen, die sich nicht mehr analytisch beschreiben lassen. Diese Flächen werden als Freiformflächen bezeichnet. Auch hierfür stellt HiCAD Ihnen die entsprechende Technik zur Verfügung.
Beispiel einer Freiformfläche
Konstruktionsbeispiele mit Freiformflächen
Zur Beschreibung von Freiformflächen stehen spezielle mathematische Verfahren zur Verfügung, die von einer Menge von Stützpunkten bzw. Kontrollpunkten im Raum ausgehen, wobei jeder Stützpunkt einem 3D-Punkt entspricht. Trifft die berechnete Freiformfläche diese 3D-Punkte, heißt das Verfahren interpolierend. Erfolgt nur eine Annäherung an die 3D-Punkte, dann wird das Verfahren als approximierend bezeichnet.
Möglich sind z. B.
- Spline-Flächen,
- B-Spline-Flächen,
- NURBS (Non-Uniform-Rational-B-Spline-Surface),
- Bezier-Flächen oder
- Patches.
Der Lösungsweg zur Generierung einer Freiformfläche ist immer gleich:
- Definition der Stützpunkte durch Bestimmung von 3D-Punkten.
Dies kann auf verschiedene Arten erfolgen:
- Sie ordnen Kantenzüge im Raum an. Die Punkte dieser Kantenzüge repräsentieren die Stützpunkte.
- Sie erfassen die Stützpunkte eines Modells mit einer Koordinatenmessmaschine, und geben sie über eine Schnittstelle an HiCAD weiter.
- Sie übernehmen VDAFS- bzw. VDAIS-Daten.
- Berechnung einer 3D-Kurve bzw. einer Freiformfläche
- durch Interpolation, um vorgegebene Punkte zu treffen
- durch Approximation, um aus einer Menge von experimentell gewonnenen Messwerten die Ausgleichskurven zu erzeugen.
- Darstellung der Freiformfläche auf dem Bildschirm
Jede Freiformfläche wird dargestellt durch die berechneten Punkte einer Kurve, die durch Geraden verbunden sind. Die Zahl der Punkte kann vorgegeben werden durch die (u,v)-Parameterwerte. Dabei gilt: Je größer die Anzahl der Parameterwerte ist, desto feiner ist die Darstellung.
Bevor Sie mit der Erzeugung einer Freiformfläche beginnen, legen Sie eine neue Konstruktion an oder laden Sie eine vorhandene Konstruktion.
Die Funktionen zur Generierung und Bearbeitung von Freiformflächen finden Sie auf der Registerkarte 3D FFF, die Funktionen zur Erzeugung und Bearbeitung von Freiformkurven auf der Registerkarte Skizze.
Zur Generierung von Freiformflächen stehen in HiCAD folgende Verfahren zur Verfügung:
- Die Freiformfläche wird aus Kurven abgeleitet, z. B. durch Verschiebung oder Rotation einer Kurve, durch das Verlegen von Querschnitten an einer Leitlinie oder durch die Projektion einer Kurve auf eine Ebene.
- Die Freiformfläche entsteht durch das Verbinden von Splines oder Querschnitten sowie durch Interpolation von Kurvennetzen.
- Zwischen zwei beliebigen Objekten - Solids, Flächen oder Kurven - werden Verbindungsflächen erzeugt, die auf Wunsch glatt angeschlossen werden können.
- Patches - Verbände von Flächenstücken - werden in vorgegebene Randkurven eingespannt.
Darüber hinaus entstehen Freiformflächen auch beim Runden von 3D-Teilen. Intern wird eine Freiformfläche grundsätzlich als B-Spline-Fläche bzw. NURBs gespeichert, auch wenn sie als kubische Splinefläche oder als Akima-Splinefläche erzeugt worden ist. Dies ist wichtig für die Modellierung von Freiformflächen, da nur B-Spline-Flächen bzw. NURBs lokal geändert werden können.
