Strukturoptimierung in drei Schritten

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Composite-Auslegungsprozess besteht aus drei Optimierungsschritten

Der Composite-Auslegungsprozess besteht aus drei Optimierungsschritten: einer Identifizierung der Zuschnitte der Einzellagen (mit einer sogenannten Free-Size-Optimierung), einer diskreten Dickenoptimierung, um die Dicke und Anzahl der Einzellagen zu identifizieren (Size-Optimierung), sowie einer Lagenoptimierung, um die Stapelreihenfolge zu definieren (Shuffle-Optimierung).

Im ersten Schritt wird das Konzept definiert, indem der vorgegebene Bauraum und die Randbedingungen bestimmt werden. In den folgenden Schritten erfolgt die Auslegung des Verbundwerkstoffs, aus dem das Bauteil hergestellt werden soll.

Dazu wird eine Faserorientierung angenommen, die den verfügbaren oder geplanten Halbzeugen, zum Beispiel Geweben oder Gelegen, entspricht. Diese textilen Halbzeuge können zum Beispiel Faserorientierungen von 0°, 90°, + 45° und –45° haben. Die Free-Size-Optimierung erzeugt eine Dickenverteilung für jede geplante Faserorientierung. Damit steht fest, an welcher Stelle des Bauteils welche Faserorientierung benötigt wird.

Zurzeit arbeiten allein im Bereich Produktdesign, der Beratungs- und Dienstleitungssparte des Unternehmens, weltweit 500 Ingenieure direkt an Kundenprojekten. Das ist ein Drittel der Altair Belegschaft. Der Simulations- und Optimierungsprozess, den Altair für die Auslegung von Verbundstrukturen entwickelt hat, basiert auf dieser Erfahrung und nutzt das Optimierungswerkzeug Optistruct der Hyperworks-Softwarereihe.

Beeinflussbare Komplexität des Laminats

Diese Dickenverteilung wird für den Folgeschritt automatisch in Zuschnitte für die Einzellagen interpretiert. Dabei kann der Anwender die Komplexität des Laminates beeinflussen, indem er an dieser Stelle die Feinheit der Abstufung oder die Anzahl unterschiedlicher Zuschnitte pro Faserorientierung definiert. Die kontinuierliche Dickenverteilung wird dann in eine definierte Anzahl von einzelnen Lagen überführt, weil im Herstellungsprozess immer nur ganze Lagen diskreter Dicke verbaut werden können.

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