FORPRO2

FORSCHUNGSVERBUND FüR EFFIZIENTE PRODUKT- UND PROZESSENTWICKLUNG DURCH WISSENSBASIERTE SIMULATION

TP 9: Optimierung als Design-Tool

Arbeitsfeld:

Eine häufig im kontemporären virtuellen Produktentwicklungsprozess eingesetzte Methode ist die Strukturoptimierung. Als Werkzeug in der Konzeptphase richtig eingesetzt, kann diese die Entwicklung von technisch hochwertigen und innovativen Produkten verbessern. Die Bedienung von am Markt bestehenden Programmen zur Strukturoptimierung ist oft unübersichtlich, und Konstrukteure verlassen sich häufig auf das Optimierungsergebnis, ohne den eigentlichen Ablauf der Software zu kennen. Restriktionen der Fertigung stehen nur eingeschränkt zur Verfügung bzw. Parameter aus dem Fertigungsprozess fließen kaum in die Optimierung ein.

In diesem Teilprojekt wird die Strukturoptimierung als ein Design-Tool in den Entwicklungsprozess auf prozessualer und funktionaler Ebene integriert. Der Fokus dabei liegt sowohl auf der Prozess- als auch auf der damit verbundenen Produktoptimierung. Mit unterschiedlichen mathematischen Ansätzen und Algorithmen, Restriktionen und Parametern generiert die Strukturoptimierung unter Definition von Zielfunktionen einen Designvorschlag. Aktuell können Fertigungsrestriktionen, wie z. B. Entformungsschrägen oder minimale/maximale Stegbreiten, berücksichtigt werden. Diese sind in der Praxis jedoch oft unzureichend, da Restriktionen der Fertigung nicht hinreichend genau abgebildet und nicht alle Restriktionen in Summe berücksichtigt werden können. Der Kern dieses Projekts ist einerseits die Identifikation und Integration von Parametern, die die Gestaltung eines Produkts bei der Fertigung beeinflussen. Diese sind Fließgeschwindigkeiten oder kurze Fließwege beim Druckguss, sowie die Form, Länge, Breite oder Höhe von Ziehsicken beim Tiefziehen. Andererseits werden dem Produktentwickler Entscheidungshilfen zur Auswahl eines auf das Anwendungsproblem geeigneten Optimierungsalgorithmus gegeben. Damit soll der Entwicklungsprozess zum „optimalen“ Produkt, unter diesen Restriktionen und Multikriterien erleichtert werden.

Um dies gewährleisten zu können, ist die Einbindung der Optimierung in diesem Forschungsverbund ein wichtiger Baustein. In enger Zusammenarbeit mit den Teilprojektpartnern und in Kooperation mit der Industrie müssen die Erkenntnisse rund um den Produktentwicklungs- und Entstehungsprozess identifiziert, gesammelt, strukturiert und integriert werden. Daraus abgeleitet, sollen konzeptionelle Ideen zur Entwicklung einer Software für die Strukturoptimierung generiert werden, die über kommerzielle Tools hinausgehend DfX-Kriterien (Design for X), Fertigungsrestriktionen und Prozessparameter berücksichtigen.

Projektpartner: