Neue Publikation in Advanced Engineering Informatics: Learning-based 3D CAD model generation in mechanical engineering: A survey

Computergestützte Konstruktion (CAD) mittels Volumenmodellierung bildet den Kern der Produktentwicklung im Maschinenbau und ermöglicht es Konstrukteuren, konzeptionelle Entwurfsideen in präzise, parametrische 3D-CAD-Modelle zu überführen. Die Automatisierung der Volumenmodellierung birgt das Potenzial, technische Arbeitsabläufe zu beschleunigen, Innovationen zu fördern und die Einstiegshürden für die Konstruktion für nicht-fachkundige Anwender zu senken. In jüngster Zeit werden zunehmend Anstrengungen unternommen, lernbasierte Methoden zur Bewältigung dieser Herausforderung einzusetzen. Nach unserem besten Wissen bietet keine bestehende Übersichtsarbeit einen umfassenden Überblick über lernbasierte Methoden zur Generierung von 3D-CAD-Modellen, noch behandelt sie deren Anwendungen im Maschinenbau. Aus diesem Grund untersuchen wir die Fachliteratur, die den aktuellen Stand der Technik lernbasierter Methoden zur Generierung von 3D-CAD-Modellen umfasst, mit besonderem Augenmerk auf deren Relevanz für den Maschinenbau. Basierend auf der Art der Eingabe der jeweiligen Methoden definieren wir drei Aufgaben und klassifizieren die Literatur entsprechend: CAD-Generierung (CAD Generation), CAD-Rekonstruktion (CAD Reconstruction) und CAD-Reverse-Engineering (CAD Reverse Engineering). Um einen strukturierten und umfassenden Überblick zu bieten, gliedern wir die Literatur darüber hinaus nach der Art ihrer Ausgabe und den angewandten Methodiken. Zusätzlich beleuchtet diese Übersichtsarbeit aktuelle Forschungslücken, darunter Einschränkungen bei der feingranularen Benutzersteuerung und der Erhaltung geometrischer Details, und erörtert mögliche Richtungen für zukünftige Forschung. Abschließend stellen wir für jede der genannten Aufgaben einen möglichen Anwendungsfall im Arbeitsablauf des Maschinenbaus vor, um die Lücke zwischen bestehenden Methoden und realen Anwendungen zu schließen. Diese Anwendungsfälle umfassen die Erkundung des Entwurfsraums (Design Space Exploration), die Qualitätskontrolle (Quality Control) und die Datenanreicherung (Data Enhancement).