In frühen Stadien der Fahrzeugentwicklung werden zunehmend Werkzeuge benötigt, welche eine schnelle und einfache Änderung der Bauteilgeometrie erlauben, denn beim Zusammenbau der verschiedenen Teile, dem sogenannten Assemblieren, kommt es immer wieder zu Inkonsistenzen und gegenseitigen Durchdringungen.
Bei der Entwicklung solcher Werzeuge stellt sich öfters die Frage, wie eine dreidimensionale Manipulation mittels zweidimensionaler Eingabegeräte, wie z.B. der Maus, am besten bewerkstelligt werden können. Am intuitivsten ist es, die Auswahl des betroffenen Interaktionsgebietes von der eigentlichen Editieroperation zu entkoppeln.

Selektieren in 3D

Abb. 1: Freihandselektion zur schnellen Knotenauswahl

In Anlehnung an bekannte Methoden aus der 2D Bildverarbeitung dient eine Freihandselektionslinie zur einfachen Möglichkeit schnell eine bestimmte Bauteilregion - wie in Abb. 1 zu sehen - einzukreisen und die darinliegenden Knoten dadurch zu selektieren.

Da viele Modifikationsoperationen auf einem zusammenhängenden Gebiet erfolgen steht ausserdem eine weitere Selektionsmöglichkeit zur Verfügung, welche mittels eines Mausklicks sämtliche Knoten markiert, die zur selben Gebietsfläche gehören. Eine solche Gebietsfläche wird dabei durch bestimmte Merkmale wie äussere oder scharfe Innen-Kanten begrenzt. Eine solche Feature-basierte Selektion zeigt Abb. 2.

Abb. 2: Selektion von Feature-basierten Bauteilflächen

Eine dritte und die simpelste Variante ist die Selektion eines ganzen Bauteils, was sich als nützlich erweist, wenn seine Positionierung verändert werden soll.

Deformationsoperationen

Um die ausgewählten Knoten leicht im freidimensionalen Raum bewegen zu können wurde ein spezielles Widget (siehe Abb. 3) entwickelt, welches die Bewegungsmöglichkeiten in zwei Arten aufspaltet, so dass eine Interaktion mit der Maus zugleich intuitiv und präzise erfolgen kann. In Abb. 3 wurde mit der Maus am Pfeil des Widgets gezogen (an der grünen Einfärbung des Pfeiles zu erkennen), so dass eine Bewegung nur entlang der Oberflächennormalen erfolgen kann. Zieht man an der Grundfläche des Widgets, so ist die Bewegung entsprechend auf Verschiebungen auf der Bauteiloberfläche beschränkt.

Abbildung 4 demonstriert, dass neben Parallelverschiebungen auch komplexere Verformungsmöglichkeiten gegeben sind, welche anhand verschiedener Parameter und einer Auswahl an Basisfunktionen gesteuert werden können.

Bereits während der Interaktion wird das deformierte Netz ständig auf seine Gültigkeit hin überprüft. Verletzt ein finites Element bestimmte Kriterien, so dass es ein ungenaues Simulationsergebnis verursachen könnte, wird dieses Element entsprechend dem eingetretenen Fall mit einem bestimmten Glyph markiert. Der Ingenier kann dann entscheiden, ob er die Deformation rückgängig machen möchte oder die fehlerhaften Bereiche manuell bzw. automatisch bereinigen lässt.

Abb. 3: Parallelverschiebung markierter Knoten		Abb. 4: Komplexere Verformungsoperation		Abb 5: Markieren fehlerhafter Elemente; hier zu sehen: zu kurze Kantenlänge, zu großer bzw. zu kleiner Winkel, Warping und kritisches Seitenverhältnis