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Barhocker, topologieoptimiert

Der übliche Weg ist: Form zeichnen, Festigkeit nachrechnen, bei Bedarf verstärken. Hier läuft es andersherum. Vorgegeben werden nur der Bauraum, die Auflagepunkte und die Last; die Rechnung verteilt das Material selbst. Was herauskommt, sieht aus wie gewachsen und wiegt einen Bruchteil des massiven Körpers.

Sechs Ansichten eines topologieoptimierten Barhockers mit verzweigten Streben
Drei Ansichten des optimierten Hockers: Perspektive, Seite und schräg von vorn. Die Beine verzweigen sich wie Äste, die Sitzplatte ist durchbrochen
Das rohe Ergebnis der Optimierung, noch ohne Nachbearbeitung. Niemand hat diese Verstrebungen entworfen — sie stehen da, weil dort Kraft fließt.

Wie die Rechnung läuft

Zuerst ein weicher Vorlauf, der jeder Zelle im Bauraum eine Dichte zwischen null und eins gibt. Das Ergebnis ist ein grauer Nebel: man sieht, wo Material hin will, aber es ist noch nichts Gebautes. Darauf setzt ein zweiter Lauf auf, der diese Dichten schrittweise zu null oder eins zwingt.

Beide Läufe schreiben nach jeder Iteration einen Zwischenstand und setzen beim nächsten Aufruf dort fort. Das ist nicht nur bequem, sondern nötig: die Schärfung muss an der globalen Iterationsnummer hängen, nicht am Aufruf. In der übernommenen Fassung hing sie am Aufruf — in einem Rutsch durchgerechnet wäre die Schärfung bei einem Drittel stehengeblieben, und herausgekommen wäre genau der graue Nebel.

Der fertige Hocker in drei Ansichten: montiert, von unten schräg und als Explosionsdarstellung mit abgehobener Sitzplatte
Zwei Teile, zwei Werkstoffe: die tragende Struktur hart, der Sitz weich.

Was noch nicht geprüft ist

Die Spannungsrechnung sagt 52 MPa im ungünstigsten Lastfall. Das ist eine Rechnung an einem Modell, keine Messung an einem gedruckten Teil — und bei einem Möbel, auf das sich jemand setzt, ist der Unterschied nicht akademisch. Eine Belastungsprobe steht aus, und bis sie gelaufen ist, gibt es keine Freigabe.

Dazu kommt, dass gedrucktes PETG nicht isotrop ist: quer zur Schichtrichtung hält es deutlich weniger als längs. Die Rechnung weiß davon nichts.