Einführung in die Topologieoptimierung mit Inspire (Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden; Prof. Dr. Franz Magerl Dipl.-Ing. (FH) Martin Hofmann)

Einführung in die Topologieoptimierung mit Inspire
Auf dem Weg zu umweltfreundlicheren Fahrzeugen ist es notwendig, das gesamte Karosseriekonzept zu überdenken. Die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und die damit verbundene CO2-Reduktion kann durch antriebstechnische als auch fahrzeugtechnische Maßnahmen erreicht werden. Unter den fahrzeugtechnischen Maßnahmen besitzt der Leicht-bau eine sehr große Bedeutung. Die konsequente Fortführung des Karosserieleichtbaus nimmt bei der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs eine dominierende Rolle ein.
Mit der Softwarepalette von des Unternehmens Altair können unterschiedlichste Aufgabenstellungen zur Strukturanaly-se, -bewertung und -optimierung durchgeführt. Werden. Neben der professionellen Optimierungssoftware Optistruct ist das Softwarepaket solidThinking Inspire ein hervorragendes Tool zum Einstieg in die Welt der Optimierung. Im Rahmen der Vorlesungen „Rapid Prototyping“ und „CAE“ wurde den Studierenden der Fakultät Wirtschaftsingenieurwesen das Potential von solidThinking Inspire vorgestellt. Anschließend hatten die Studierenden Gelegenheit praktische Erfahrun-gen an Hand von exemplarischen Aufgabenstellungen zu sammeln.
solidThinking Inspire® ist ein Softwarepaket für die Konzeptphase, mit dem Bauteilentwürfe unter Berücksichtigung von Randbedingungen (Belastungen, Lagerungen, Vorgaben für Gewicht und Verformung) durch die Topologieoptimie-rung generiert werden. Sie dient dazu, dass die Bauteilstrukturen hinsichtlich Gewicht, Festigkeit oder Lebensdauer optimiert werden. Somit ist der Entwicklungsingenieur nicht auf umfangreiche Erfahrungen angewiesen, sondern durch einen iterativen Prozess wird automatisch in kurzer Zeit eine optimierte Bauteilstruktur vorgeschlagen. Dazu werden biologische Prozesse, wie z. B beim Knochenwachstum, in mathematische Algorithmen umgesetzt. Um ein Verständnis für die Arbeitsweise zu erreichen, wurden zahlreiche Beispiele aus der Industrie dargestellt. Es wurde gezeigt, dass auch bei ausgereiften Serienbauteilen durch Topologie- und Formoptimierung eine erhebliche Gewichts- und Span-nungsreduzierung erreicht werden kann.
Insbesondere durch generative Fertigungsmethoden, wie dem 3D-Druck, kann das Optimierungspotential umgesetzt werden. Durch die Kombination aus optimierten Bauteilstrukturen und 3D-Druck eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten im Bereich des Leichtbaus.
Für die Vorlesungen wurden von Altair sowohl die Software als auch die Beispiele kostenfrei zur Verfügung gestellt. Hierfür möchten wir uns im Namen der Studierenden bei der Firma Altair und insbesondere bei unserem Ansprechpart-ner Herrn Dipl.-Ing. Jan Grasmannsdorf bedanken.
Die Studierenden waren von der einfachen und intuitiven Bedienung der Software beeindruckt und einige können sich durchaus vorstellen, auch später im Bereich der virtuellen Produktentwicklung bzw. der Optimierung zu arbeiten.

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