Neben dem Stoffleichtbau ist der Formleichtbau ein bedeutender Ansatz, um gewichtsoptimierte Konstruktionen zu generieren. Eine Methode zur Entwicklung optimaler Bauteilgeometrien ist die Topologieoptimierung. Deren Integration in einer virtuellen Prozesskette zusammen mit CAD, FEA und Gießsimulation reduziert zudem die Entwicklungszeit bei der Konstruktion von gewichtsreduzierten Gussbauteilen. Die gesamte Prozesskette wird anhand des konkreten Beispiels eines Lenkhilfepumpenhalters betrachtet. Durch die Anwendung der Topologieoptimierung in einer virtuellen Prozesskette nach der ICROS-Methode konnte an dem Fallbeispiel Lenkhilfepumpenhalter eine Gewichtsreduktion um 76 % gegenüber dem ursprünglichen Bauraummodell erzielt werden. Die Substitution der Aluminiumgusslegierung durch einen verstärkten oder unverstärkten Magnesiumwerkstoff würde als Beispiel des Stoffleichtbaus eine weitere Verringerung des Bauteilgewichts bewirken. Für den Einsatz im Fahrzeug ist die Eigenfrequenz der gesamten Baugruppe die entscheidende Auslegungsgröße des Bauteils. Diese Auslegungsgrenze wird auch nach der Optimierung und der Materialsubstitution ebenso wie der Festigkeitsnachweis bei verschiedenen Lastfällen erfüllt. Mit einem strukturierten und konsistenten Ablaufplan von der ersten CAD-Konstruktion bis zur Gießsimulation erlaubt die zur Anwendung kommende Prozesskette die Einsparung von Entwicklungszeit aufgrund der Reduzierung von Iterationen zwischen Konstruktion und Versuch. Große Bedeutung kommt dem Austausch der Daten zwischen den verschiedenen Schritten und Programmpaketen der Prozesskette zu. Hier zeigt sich Bedarf für zukünftige Entwicklungen und Verbesserungen. So ist der Übergang von der Topologieoptimierung zur Neukonstruktion derzeit nur durch erneute Neumodellierung des Bauteils durch den Konstrukteur unter qualitativer und fachlicher Bewertung der Ergebnisse möglich. Eine automatisch ablaufende Prozesskette und damit ein automatisierter Bauteilentwurf in Abhängigkeit von Bauraum und Belastung ist daher noch nicht möglich.
Leichtbau durch Einsatz von Topologieoptimierung
2007
10 Seiten, 8 Bilder, 3 Tabellen, 9 Quellen
Conference paper
German
British Library Conference Proceedings | 2012
|Topologieoptimierung im praktischen Einsatz
Online Contents | 1999
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Tema Archive | 1999
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Automotive engineering | 1999
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