Topologieoptimierung von Bauteilen - Lehrgang von TAW e.V.

* Von der Definition der Beanspruchung zur optimierten belastungsgerechten Bauteilstruktur * Gestaltungsoptionen ausschöpfen - Lebensdauer erhöhen * Effektiver Materialeinsatz - Senkung der Materialkosten * Verfahren zur Topologie­optimierung mechanischer

Inhalte

Die Topologieoptimierung ermöglicht es, (hoch)beanspruchte Bauteile belastungsgerecht zu gestalten und die Lage und Anordnung von Strukturelementen zu optimieren. Ziel ist es, Gewicht und Materialeinsatz zu reduzieren, die Lebensdauer von Bauteilen zu erhöhen und die fertigungsbedingten Freiheitsgrade beim 3D-Druck optimal auszuschöpfen. Dabei wird der Entwurfsraum vielfach in kleine Bereiche, sogenannte Voxel ("volumetric pixel") aufgeteilt und bestimmt, ob dort Material sein soll oder nicht. Es entstehen Strukturen mit homogenen Spannungsverteilungen, in denen lokale Spannungsspitzen abgebaut sind. Die optimierten Strukturelemente des Bauteils sind im nächsten Schritt in fertigbare Bauteile umzusetzen. Das Seminar stellt aktuelle Verfahren der Topologieoptimierung vor, erläutert die Einsatzbereiche an Beispielen und zeigt die Möglichkeiten und Grenzen der Methode auf. Sie lernen dabei den gesamten Ablauf der Topologieoptimierung kennen - von der Definition der Beanspruchung über die optimierte Struktur bis zum fertigungsgerechten Bauteil. Der Fokus liegt dabei auf Gussbauteilen, Blechbauteilen und 3D-Druck-Bauteilen. Anschließend sind Sie in der Lage, * den Einsatz der Topologieoptimierung für spezifische Fragestellungen zu bewerten, * das richtige Verfahren auszuwählen, * den Einfluss von Material und Fertigungsverfahren auf die Optimalität des Bauteils einzuschätzen, * Topologieoptimierungen am Computer durchzuführen, * die Ergebnisse zu interpretieren und daraus herstellbare Bauteile abzuleiten.

  • Basiswissen zur Entwicklung mechanischer Strukturen - Topologieoptimierung als Teil der Produktgestaltung
  • Konstruktions­prinzipien für leichte Strukturen
  • Mechanische Beanspruchungsarten und Leichtbau­strukturen (Rippen, Zugseil-, Wölb-Strukturen)
  • Was können bionische Methoden?
  • Finite-Elemente-Berechnung
  • Sensitivitäten der Optimierungsziele nach Entwurfs­variablen sinnvoll nutzen
Basiswissen der Strukturoptimierung
  • Algorithmen für die Topologie­optimierung
  • Kopplung mit der Finite-Elemente-Berechnung
Einordnung der Verfahren zur Topologieoptimierung
  • Grundlagen und Mechanismen
  • Vorgehensweise und Optimierungsziele
Optimierung mit der Voxel-Methode - vom Bauraum zur optimierten Struktur
  • Aufteilung des zur Verfügung stehenden Bauraums
  • Anwendung des mathematischen Optimierungs­algorithmus: Entscheidung für jeden Bereich, ob dort Material sein soll oder nicht
  • Interpretation und Umsetzung des Optimierungs­ergebnisses in ein fertigbares Bauteil
  • Verfügbare Softwarelösungen
  • Beispiele aus dem Maschinen- und Automobilbau
Rechnerübungen zur Topologieoptimierung
  • Optimierung von überschaubarer Entwurfs­aufgaben und gut interpretierbarer Ergebnisse
  • Topologieoptimierung industrienaher Aufgaben­stellungen
Berücksichtigung der Belange der Fertigung
  • Gussbauteile
  • Blechbauteile
  • 3D-Druck-Bauteile
Erweiterte Möglichkeiten der Topologie­optimierung
  • Optimierung von Bauteilen mit hochgradig nicht-linearem Strukturverhalten
  • Topologieoptimierung von Bauteile zur Crashenergie­absorption

Zielgruppen

Konstrukteure, Produktentwickler, Berechnungsingenieure, Konstruktions- und Entwicklungsleiter

SG-Seminar-Nr.: 5899262

Anbieter-Seminar-Nr.: 1211-197

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