LeiKom-Handbuch Produkt Instrumente zur Entwick- lung - IfG

Abbildung 5-10: Strategiemodell nach Linde/Hill [HIL99]
Als Hilfsmittel wurden hierfür Strukturkataloge entwickelt, in denen für eine bestimmte Aufgabenstellung
Lösungsbeispiele aus der Natur aufgelistet sind [siehe u. a. Hill]. Ein Strukturkatalog
für das Aufgabengebiet „stützender und tragender Leichtbau“ ist in Anhang 9.2 wiedergegeben.
5.3.5 Rechnergestützte Formfindungsprozesse
Unter Einsatz rechnergestützter Methoden (FEM) wurden Verfahren zur Topologieoptimierung
von Bauteilen entwickelt, die auf einer Simulation natürlicher Wachstumsprozesse von
Knochen- oder Holzstrukturen beruhen. In natürlichen Strukturen registrieren interne Rezeptoren
lokale Spannungskonzentrationen und regen Wachstumsprozesse an mit dem Ziel,
Spannungskonzentrationen durch Materialanlagerung abzubauen. Ziel der Optimierung ist
eine konstante Spannungsverteilung bei minimalem Materialaufwand. Diese Verfahren haben
unter den Methoden der Topologieoptimierung inzwischen ihren festen Platz und zählen
zum Stand der Technik in der rechnergestützten Produktentwicklung.
Mit Hilfe der Topologieoptimierung ist es möglich, aus einem vorgegebenen Bauraum und
einer vorgegebenen äußeren Belastung eine kraftlinienoptimierte Struktur zu berechnen.
Hierbei wird zunächst für den komplett mit Material hinterlegten Bauraum eine Spannungsberechnung
durchgeführt und anschließend das hinterlegte Material in Bereichen, deren
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