Topologieoptimierung

Die Topologieoptimierung im Rahmen der additiven Fertigung folgt der Zielsetzung einer kraftflussgerechten Konstruktion, die zum Beispiel durch drastische Gewichtsreduzierung bei höherer Performance überzeugt. Die konventionelle Topologieoptimierung erfordert dabei ein umfangreiches und detailliertes Verständnis für die Bedienung der gängigen Anwendungssoftware.

Die Topologieoptimierung ist ein Verfahren der rechnergestützten Produktentwicklung, mit dessen Hilfe Optimierungspotenziale sehr früh im Entwicklungsprozess aufgedeckt werden können. In der Abteilung »Leichtbautechnologien« wird die Topologieoptimierung angewandt, um Konstrukteure bei ihren Entwicklungsaufgaben zu unterstützen. Mithilfe der Optimierungssoftware werden Designvorschläge generiert, die zeigen, wie konkrete Bauteile materialreduziert gestaltet werden können. Der Vorteil von topologieoptimierten Konstruktionen liegt darin, dass nur exakt die Menge zum Einsatz kommt, wie für die Erfüllung der Anforderungen unbedingt notwendig ist. Für die Optimierung können verschiedene statische und dynamische Ziele und Restriktionen definiert werden. Beispielsweise kann unter Einhaltung eines Maximalgewichts eine Lösung mit höchstmöglicher Steifigkeit gefunden werden. Weitere Optimierungsziele können das Minimieren von Spannungen, das Erhöhen der Eigenfrequenz oder die Reduktion der Bauteilmasse sein. Typische Restriktionen sind meist fertigungstechnischer Art, wie Entformbarkeit bei Gussteilen, Symmetrievorgaben oder Grenzen bei Wanddicken. Das Ergebnis der Topologieoptimierung wird durch eine FEM-Berechnung validiert und vom Konstrukteur als Lösung aufgegriffen und umgesetzt. Durch eine Topologieoptimierung können natürliche Ressourcen effizient eingesetzt und nachhaltig geschont werden. Zudem ist es möglich, Produkte, die auf diese Art entwickelt sind, kostengünstiger zu realisieren.