Topologieoptimierung
Die Topologie- oder Gestaltoptimierung kommt in der frühen Konstruktionsphase zum Einsatz. Sie dient bei vorgegebenem Bauraum, Lasten und Randbedingungen dem automatischen Auffinden von kraftflussgerechten Strukturen bei gleichzeitig möglichst geringem Bauteilgewicht.
Die zugrundeliegenden Algorithmen orientieren sich an Wachstumsvorgängen, wie sie aus der Natur bekannt sind. Beispiele für leichte und gleichzeitig sehr steife Strukturen finden sich sowohl in der Fauna (z.B. Elefantenschädel) als auch in der Flora (z.B. Halme von Binsengewächsen), wo Knochenlamellen bzw. Sterngewebe die Struktur bei geringem Materialeinsatz erheblich versteifen.
Mit der gleichen Anforderung werden wir im täglichen Geschäft konfrontiert, besonders bei Konstruktionen für den Werkzeugmaschinenbau. Auch hier ist meist eine äußere Hülle vorgegeben, die mit einer geeigneten Rippenstruktur möglichst steif, gleichzeitig aber auch kostengünstig und daher mit wenig Materialeinsatz auszuführen ist.
Exakt für diese Aufgabenstellung sind Topologieoptimierungs-Programme wie das bei der Heidenreich & Harbeck AG eingesetzte TOSCA® ideale Werkzeuge. Sie führen zu Leichtbau-Strukturen, die häufig nur mit dem Urformverfahren Gießen wirtschaftlich herstellbar sind.