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Promotionsthema

Das Themengebiet des Leichtbaus durch hybride Bauweisen hat in den vergangenen Jahren vor allem in der Mobilitätsindustrie zunehmend an Bedeutung gewonnen und ist daher aktueller denn je. Gründe hierfür sind im Wesentlichen Potenziale durch Gewichts- und damit einhergehenden Kosteneinsparungen. Zur Schöpfung dieser Potenziale und somit zur Ermittlung optimaler Bauteilgeometrien und Werkstoffparameter finden in der industriellen Praxis verschiedenste Werkzeuge und Prozesse Anwendung. Neben der Nutzung von Konstruktionskatalogen und erfahrungsbasiertem Wissen, also der häufig noch vorherrschenden manuellen und iterativen Auslegung von Bauteilen, bildet die numerische Optimierung eine sinnvolle sowie effiziente Ergänzung.

Die Form- und Parameteroptimierung bietet, im Gegensatz zur Topologieoptimierung, in der Regel eine große Nähe zur rechnergestützten Konstruktion. Die Optimierungsergebnisse können daher vergleichsweise schnell in einen verbesserten Bauteilentwurf (CAD) übertragen werden, wenn sie nicht bereits in ebendieser Form vorliegen. Voraussetzung hierfür ist eine geschlossene und automatisierte Prozesskette, beginnend bei der Nutzung eines parametrisierten Geometriemodells, über die Erstellung geeigneter Berechnungsmodelle (FEM), bis hin zur Auswertung und Berechnung eines neuen Entwurfs.

Im Rahmen eines aktuellen Forschungsprojekts wird diese Prozesskette an einem bestehenden Bauteil exemplarisch aufgebaut und entwickelt. Hierfür werden vorhandene Geometrien in parametrisierbare Modelle überführt und im weiteren Verlauf in eine Optimierungsroutine implementiert. Weiterführende, relevante Aspekte des Projekts bilden die Reduzierung des Berechnungsaufwands des Modells sowie die Anwendung und Entwicklung geeigneter Optimierungsmodelle und -algorithmen für die möglichst effiziente Ermittlung des globalen Optimums.