Methodik zur Identifikation von anforderungsoptimalen Konfigurationen an Multi-Material-Bauweisen

Die Gestaltung technischer Strukturen wird immer komplexer und anspruchsvoller, und das wird weiterhin so bleiben. Unter den zu erfüllenden Herausforderungen ist der Leichtbau in Kombination mit anderen Funktionen von großer Bedeutung. Dies hat zur Entwicklung und Ausarbeitung einer großen Anzahl von Materialien geführt, um Strukturen zu entwerfen, die leicht sind, aber gleichzeitig eine vergleichbare Leistung wie bereits mit Metall entworfene Strukturen aufweisen. Dennoch ist es festzustellen, dass die entwickelten Materialien nicht immer den Anforderungen der zu entwerfenden Strukturen entsprechen. Aus diesem Grund greifen Konstrukteure auf Strukturen zurück, die mehrere Materialien kombinieren, um die Vorteile der einzelnen Materialien zu nutzen.
Die im Rahmen dieser Arbeit erarbeitete Methodik unterstützt die Konstrukteure bei dieser Aufgabe, indem sie drei Elemente kombiniert: eine Architekturdatenbank, die erweiterbar ist und enthält die üblichen Multi-Material-Architekturen, aus denen es gewählt werden kann; eine Materialbibliothek, in der die verfügbaren oder zu erwerbenden Materialien mit allen Eigenschaften erfasst sind, die für die Berechnung der benötigten Anforderungen notwendig sind; ein Optimierungsalgorithmus, der das Instrument ist, das es ermöglicht, die Kombinationen zwischen den verschiedenen Materialien herzustellen, um die interessanten Architekturen für den zu behandelnden Fall zu bilden. Das Ergebnis dieser Methodik ist eine Liste von potenziellen Strukturen mit ihren jeweiligen Eigenschaften. Die endgültige Wahl der Struktur kann, in Abhängigkeit von der Zahl der Lösungen, entweder direkt nach einer kurzen Analyse der Lösungen oder mittels eines Auswertungsalgorithmus getroffen werden, der mit der entwickelten Methodik gekoppelt werden könnte.