Weber, Tabea

Diplomarbeit:
1697

Thema:
CONPrint3D® - Optimierung der 3D-Druckstrategien durch Methoden des Operations-Researchs
(CONPrint3D® – Optimization of 3D printing strategies with methods of Opera-tions Research)

Bearbeiterin:
Tabea Weber

Verantwortlicher Hochschullehrer:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Jens Otto

Betreuer:
Universitärer Betreuer: Dipl.-Ing. Martin Krause

Zeitraum:
22.03.2018 bis 22.07.2018

Kurzfassung:
Die Arbeit leistet einen Beitrag zum Projekt CONPrint3D®. Sie beschäftigt sich mit der Entwicklung und Untersuchung optimaler Druckstrategien in einem Grundriss. Im Vorfeld werden diverse bauspezifische Randbedingungen zum Druckablauf diskutiert. U. a. wird dabei auf eine geeignete Positionierung des Druckers und auf Möglichkeiten der Verzahnungstechnik eingegangen. Der Fokus der Arbeit liegt auf der Planung des Druckpfades. Mit der Einordnung des Problems in ausgewählte kombinatorische Optimierungsmodelle wird der Lösungsraum eingegrenzt. Es werden verschiedene Konzepte zur Findung eines kurzen und schnellen Weges erarbeitet und an einem Beispiel präsentiert. Dazu werden bestehende Methoden aus dem Fachgebiet Operations Research analysiert und für das vorhandene Problem abgeleitet. Mithilfe der Programmiersprache Python werden verschiedene Verfahren entwickelt und in ihrem Aufwand und Nutzen miteinander verglichen. Drei Verfahren zur Minimierung der zusätzlichen Flugstrecke („Minimum Weight Perfect Matching“) werden anhand dreier Beispielgrundrisse und anhand einer Menge zufälliger Punkte durchgeführt und ausgewertet. Eine alternative Herangehensweise an einen Druckpfad mit kurzem Zeitablauf repräsentiert der Horizontal-Vertikal-Algorithmus, der mit den Verfahren des MWPM gegenübergestellt wird. Mit der Entwicklung eines Algorithmus zur Zeitberechnung werden weitere Optimierungsmöglichkeiten untersucht. Anhand eines gegebenen Pfadablaufs wird untersucht, wodurch auf dem Weg weitere Zeiteinsparungen erreicht werden können. Neben dem Vergleich der Wegstrecke und dem Zeitaufwand wird zudem die Dauer der Rechenleistung verschiedener Algorithmen ermittelt und ins Verhältnis mit dem Nutzen gesetzt.