Wissenswertes
Bionische Optimierung
Im klassischen Entwicklungsablauf beginnen die Simulationen (CAE) erst nach Erstellen eines CAD-Entwurfs. Erste Erkenntnisse liegen dann so spät vor, dass das Konzept einer Bauteilentwicklung kaum noch beeinflusst werden kann. Genau an diesem Zeitpunkt der Prozesskette setzt die Topologieoptimierung an. Sie liefert bereits in der Konzeptphase Erkenntnisse über die belastungsgerechte und gewichtsoptimale Bauteilgeometrie in dem zur Verfügung stehenden Bauraum. Das Beispiel zeigt einen einfachen, einseitig eingespannten Biegebalken, der am freien Ende über eine Kontaktbedingung (Würfel) mit einer Kraft belastet wird.
Konzeptentscheidungen können mit Hilfe einer Topologieoptimierung auf einer breiteren Erkenntnisbasis getroffen werden. Damit ist ein aus dem Ergebnis abgeleiteter CAD-Entwurf qualitativ hochwertiger, was der nachfolgenden Entwicklung zu Gute kommt. Zum Beginn der Optimierung wird ein CAD-Modell des Bauraumes erstellt. Nach der Vernetzung mit einem CAE-Preprozessor folgt die Definition der Randbedingungen und das Aufprägen der Belastung. Kontakte zwischen kraftübertragenden Bauteilen können in der Optimierung berücksichtigt werden.
Als Optimierungsziel kann z.B. Minimierung der Vergleichsspannung bei gleichzeitiger Minimierung des Bauteilgewichtes gewählt werden.
Als Ergebnis werden Bauteilspannungen auf einem zulässigen Niveau gehalten und dabei gleichzeitig die Steifigkeit erhöht. Die Masse und die Fertigungskosten werden durch reduzierten Materialeinsatz gesenkt.