Topologieoptimierung im Produktentwicklungsprozess : Ergebnisabhängigkeiten und Einflüsse von Teilprozessen in der Topologieoptimierung

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Rieg, Frank ; Frisch, Michael ; Alber-Laukant, Bettina:
Topologieoptimierung im Produktentwicklungsprozess : Ergebnisabhängigkeiten und Einflüsse von Teilprozessen in der Topologieoptimierung.
In: News / Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktentwicklung. (2013) Issue 1 . - pp. 21-23.
ISSN 2196-663X

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Wirtschaftlicher Erfolg hängt in der heutigen Zeit auf Grund der steigenden Dynamik auf dem Weltmarkt, insbesondere in den Branchen des Automobilbaus und der Energietechnik direkt von Technologieinnovationen ab. Um sich zusätzlich von der Konkurrenz zu differenzieren, spielen Design und Umweltverträglichkeit eine immer wichtigere Rolle. Das Thema Leichtbau schafft hier neue Freiräume und beschäftigt Ingenieure nicht mehr nur in Automobilbau und Luftfahrt, sondern auch in anderen Teilgebieten der Produktentwicklung und des Maschinenbaus.
Ein Ansatz des Leichtbaus mit großem wirtschaftlichen Potential ist der Formleichtbau. Dieser versucht die Struktur des Bauteils an sein Einsatzgebiet optimal anzupassen, indem Material eingespart wird und verwendet dafür konventionelle, homogene Werkstoffe wie Stähle, Kunststoffe und Keramiken. Dabei können ebenso günstigere Rohstoffe mit geringem Energieeintrag während der Herstellung sowie beherrschbare Formgebungsverfahren und Recyclingmöglichkeiten zum Einsatz kommen.
Um die Potentiale und Ziele des Formleichtbaus zu realisieren und zu bewerten, werden heute im Produktentstehungsprozess computergestützte Werkzeuge (Computer Aided for x - CAx) eingesetzt.
Diese Hilfsmittel können Simulationstools zur Festigkeitsabschätzung, zur Strömungsanalyse oder zur Strukturoptimierung sein. Das Teilgebiet der Strukturoptimierung mit dem größten Leichtbaupotential ist die Topologieoptimierung (TOPO). In der virtuellen Prozesskette eingegliedert, können dadurch Bauteile entstehen, die ein erhebliches Einsparpotential an Material besitzen. Ferner können unnötige Iterationsschleifen, bei denen der Produktentwickler manuell am CAD-Modell Veränderungen vornehmen muss, vermieden werden.