Konstruktionsmethodik sorgt bei Groß-Umformwerkzeugen für Leichtigkeit

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CES Eckard GmbH Creative Engineering Services

Anton Augustin brachte als Erster die Topologie-Optimierung direkt an den Arbeitsplatz des Konstrukteurs. Dazu ließ er die Ur-Version des Programms Catopo (= eingetragenes Warenzeichen) entwickeln. In all den Jahren bis heute wurde das Programm weiterentwickelt und es kann nun direkt am Arbeitsplatz des Entwicklers schnell und kostengünstig die optimale Form eines Werkzeugs ermitteln. Dass trotzdem manche Werkzeugentwickler vor einem Einsatz zurückschrecken, liegt vielleicht auch an dem etwas sperrigen Fachausdruck Topologie-Optimierung (Bild 2).

Mit der Topologie-Optimierung zu mehr Leichtigkeit des Umformwerkzeuges

Lässt man sich von Softwareherstellern zeigen und erklären, was Topologie-Optimierung ist, verliert man in der Fülle der gezeigten Funktionen schnell den Überblick. Geht man aber zurück zu den Grundlagen, wird es einfach und gut verständlich. Denn Topologie-Optimierung zeigt dem Anwender den optimalen Kraftflussverlauf (Bild 3).

Wie so eine Topologie-Optimierung funktioniert, das lässt sich am besten am Beispiel eines Unternehmens erklären, das 30% seiner Mitarbeiter einsparen muss, um wieder rentabel zu sein. Klassischerweise holt sich das Unternehmen einen externen Berater, der untersuchen soll, wo eingespart werden könnte.

Dieser externe Berater ist bei der Topologie-Optimierung unser Optimierer. Er sucht beispielsweise nach Mitarbeitern, die weniger arbeiten als die anderen. Hat er dabei seine Zielmarke von 30% gefunden, werden diese Mitarbeiter abgebaut.

Intelligentes Vorgehen macht Topologie-Optimierung von Umformwerkzeugen erfolgreich

Dass das oft nicht zum Erfolg führt, ist inzwischen bekannt. Unser Topologie-Optimierer macht das aber auch intelligenter. Hat er die geforderten 30% gefunden, entlässt er seine Mitarbeiter nicht, sondern lässt sie einfach noch etwas weniger arbeiten.

Dann wird die Arbeitslast überprüft. Arbeiten einige weniger, müssen andere mehr arbeiten. Die Energieverteilung (physikalisch das Gleiche wie Verteilung der Arbeitslast) ändert sich. Jetzt wird wieder überprüft, welche 30% am wenigsten arbeiten. Das können welche sein, denen im ersten Schritt schon die Arbeit reduziert wurde. Dann wird sie im zweiten Schritt weiter reduziert. Es kann aber auch sein, dass die Arbeitslast wieder ansteigt. Dann wird ihnen im zweiten Schritt auch wieder mehr zugemutet.

Nach mehreren Durchläufen einzusparende Materialbereiche im Umformwerkzeug ermittelt

Wiederholt man diesen Prozess 15 bis 20 Mal, dann gibt es nur noch Mitarbeiter (auf unser Werkzeug bezogen Materialbereiche), die zu 100% arbeiten, und solche, die gar nicht mehr arbeiten. Jetzt kann man diese 30% entlassen, ohne das Gesamtergebnis zu gefährden.

Man könnte dann leicht zu der Erkenntnis gelangen, dass man ja auch 70% entlassen könnte, wenn man nur die Arbeit optimal umverteilte. Das ist richtig. Und an diesem Punkt gelangt man an den Schwachpunkt der Topologie-Optimierung.

Topologie-Optimierung muss sinnvoll zum Abspecken beitragen

Doch wo liegen die Schwächen der Topologie-Optimierung? Um bei dem beschriebenen Beispiel zu bleiben, kann man natürlich die anstehende Arbeit auf beliebig wenige Mitarbeiter verteilen. Was passiert, ist klar. Diese Mitarbeiter sind dann restlos überlastet. Alle miteinander.

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