Volumenfüllung

Volumenfüllung bezeichnet das Ausfüllen eines räumlichen Volumens mit Materie oder Inhalt, sodass ein bestimmter Anteil des Raums vom Material eingenommen wird. In Wissenschaft und Technik wird häufig der Begriff Füllfaktor oder Füllungsgrad verwendet, definiert als das Verhältnis des vom Material eingenommenen Volumens V_gefüllt zum Gesamtraumvolumen V_gesamt.

Anwendungsgebiete liegen in der Materialkunde, der Poren- und Festkörperforschung sowie der additiven Fertigung. In der Materialkunde beschreibt die Volumenfüllung, wie gut ein Gewebe oder eine Matrix mit Feststoffen oder Gasen gefüllt ist, wobei Porosität, Permeabilität und Konnektivität wichtige Eigenschaften bestimmen. In der additiven Fertigung beeinflusst der Füllgrad (Infill-Dichte) Festigkeit, Gewicht und Materialverbrauch eines Bauteils. In der Computergrafik und Simulation kann die Volumenfüllung durch Voxels oder digitale Gittersysteme dargestellt und berechnet werden.

Methoden zur Erreichung einer gewünschten Volumenfüllung variieren je nach Kontext. Sie reichen von der dichten Packung von Partikeln oder Fasern über Infiltration von Flüssigkeiten in Feststoffe bis hin zur gezielten Füllung digitaler Volumen durch Algorithmen. In der Praxis wirken sich Füllgrad, Porosität und Transportwege auf mechanische Eigenschaften, Wärmeleitung, Diffusion und Belastbarkeit aus.

Messung und Bewertung erfolgen über das Verhältnis V_gefüllt zu V_gesamt, oft mithilfe bildgebender Verfahren (Röntgen, CT) oder über analytische Simulationen. Herausforderungen umfassen unregelmäßige Teilchengrößen, Hohlräume, Leckagen sowie Reproduzierbarkeit der Füllprozesse.

Siehe auch: Packungsproblem, Porosität, Infill, Voxeldarstellung.