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Bauteiloptimierung

Ein Forschungsschwerpunkt im Bereich der Bauteiloptimierung ist die Entwicklung von Methoden zur Optimierung lokaler Verstärkungselemente (Patches / Tapes). Die hierbei entwickelten Methoden sind an den Anforderungen des Fertigungsprozesses ausgerichtet, daher spielt die Integration von Randbedingungen aus dem Fertigungsprozess eine wichtige Rolle. Neben der Maximierung der strukturmechanischen Performance wird auch eine Methode zur Minimierung des Verzuges in die Optimierungsstrategie integriert. Zur Lösung dieser Mehrzieloptimierungsproblematik werden evolutionsbasierte Optimierungsstrategien verwendet.

Ein Schwerpunkt der Anwendung der Bauteiloptimierung liegt auf der Verbesserung der strukturellen Performance von Bauteilen. Dabei wird beispielsweise mithilfe der Topologieoptimierung eine optimale Bauraumausnutzung unter dem bestmöglichsten Kompromiss aus Geweicht und Bauteilperformance angestrebt, unter der Verwendung der kommerziellen Software Tosca und OptiStruct. Dabei spielt neben der Identifikation einer optimalen Topologie auch die Optimierung des Laminataufbaus eine wesentliche Rolle. Die im Zuge der Optimierung entstehenden Lösungen werden anschließend interpretiert und in einen Bauteilentwurf umgesetzt. Durch die enge Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ICT wird in den Bauteilentwurf ein hohes Maß an Prozessverständnis berücksichtigt, was eine hohe Qualität des Entwurfs in frühen Phasen sicherstellt.

Abb. 1: Optimierung eines Kupplungspedals
 

[1] Fengler, B.: Strategien zur Design-Optimierung von langfaser-verstärkten Bauteilen. 2. Technologietag Hybrider Leichtbau 2015

[2] Fengler, B.; Kärger, L.; Hrymak, A.; Henning, F.: Integration of a kinematic draping simulation in a multi objective structural tape optimization. Composite Science 2018, 2 (2), 22; doi: 10.3390/jcs2020022