Der Weg zum optimalen Produktdesign.

Optimierungen

Zwischen dem ersten Entwurf und dem endgültigen Design eines Produktes stehen oft Optimierungsmaßnahmen. Bei der Konstruktion eines Bauteiles ist das Ziel, eine möglichst harmonische Werkstoffausnutzung bei minimaler Werkstoffmenge zu erreichen. Alternativ kann es auch sein, dass ein bestehendes Produkt optimiert werden soll. Optimierungen können aus den folgenden Gründen notwendig oder wünschenswert sein:

Hierfür stehen verschiedene Vorgehensweisen und spezielle Softwaretools zur Verfügung. Die Definition der Randbedingungen einer Optimierung, die Interpretation der Ergebnisse und die Umsetzung in eine fertigungsgerechte Konstruktion erfordern eine große Erfahrung des Anwenders. hme ist spezialisiert auf die Verwendung modernster Optimierungsalgorithmen und hat langjährige Erfahrung in der Optimierung von Bauteilen.


Die wichtigsten Methoden sind nachfolgend aufgeführt:

Variantenstudien:

Anhand von verschiedenen Modellen werden mehrere Varianten einer Konstruktion untersucht und miteinander verglichen. Diese Vorgehensweise bietet sich unter anderem an, wenn Wanddickenvarianten bei Schalenmodellen oder lokale Geometrieänderungen untersucht werden sollen. Die Änderungen werden in das Ausgangsmodell eingearbeitet und analog berechnet.
 

Wasserzähler: Vergleich rund und oval

Wasserzähler: Variantenstudie rund und ovaler Auslass
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Festigkeitsgerechte Konstruktion einer Versteifungsrippe

Festigkeitsgerechte Konstruktion einer Versteifungsrippe
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Topologieoptimierung:

Um eine Topologieoptimierung durchführen zu können, muss zunächst ein Bauraum definiert werden. In diesem können variable und fixe Bereiche definiert werden. Vereinfacht gesprochen überprüft der Optimierungsalgorithmus bei jedem Optimierungsschritt die Zielgröße und die Nebenbedingungen. An hoch belasteteten Bereiche wird mehr Material angebracht, an niedrig belasteten Bereichen wird Material entfernt. Das Ergebnis einer Topologieoptimierung ist ein Designvorschlag, welcher in einem nachfolgenden Schritt fertigungsgerecht umgesetzt werden muss.

Fertigungsrestriktionen wie z.B. Entformungsrichtung, minimale und maximale Wanddicken, geometrische Symmetrie oder Extrusionsprofile können mit angegeben werden.

Optimierung der Topologie eines Deckels
Ergebnis der Topologieoptimierung

Topologieoptimierter Deckel
Abgeleitetes Design


 

Sickenoptimierung:

Die Sickenoptimierung wird für eine steifigkeits- und schwingungsoptimierte Auslegung von flächigen Strukturen verwendet. Durch den Einsatz von Optimierungsalgorithmen kann ein Sickenbild erstellt werden, dessen Steifigkeit die Steifigkeit konventioneller Sickenbilder deutlich übertrifft.
 

Parameteroptimierung:

Bei einer Parameteroptimierung wird die Parametrik der CAD-Modelle ausgenutzt. Es werden einzelne Maße variiert bis sich ein optimales Ergebnisse einstellt (z.B. geringe Masse und niedrige Spannungen). Sind mehrere Parameter variierbar, so können auch statistische Verfahren wie z.B. DoE verwendet werden, um den Einfluß von einzelnen Parametern und Parameterkombinationen auf die Meßgröße zu bestimmen. Parameteroptimierungen werden auch für Toleranzuntersuchungen verwendet.

Antwortfläche einer DoE
Antwortfläche einer DoE
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Lokale Sensitivitäten verschiedener Parameter
Lokale Sensitivitäten
verschiedener Parameter
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Bei weiteren Fragen helfen wir Ihnen natürlich gerne weiter.