LeiKom-Handbuch Produkt Instrumente zur Entwick- lung - IfG

dies eine starke Vereinfachung ansonsten komplexer Zusammenhänge bedeutet. Eine Möglichkeit
besteht in der Formulierung einer Zielfunktion
P = f1 (F) * f2 (G) * f3 (M) (5-1)
deren Lösungsmenge P sich aus den Funktionen f1, f2, f3 zusammensetzt. Dabei steht F für
funktionale, G für geometrische und M für materialbezogene Randbedingungen. Die Zielfunktion
P lässt sich je nach Komplexität entweder als Randwertproblem oder als lineare
Optimierungsaufgabe lösen. Ziel einer Optimierung ist es in jedem Fall, funktions- und geometrieabhängige
Faktoren durch Umformung und Substitution zu isolieren, so dass die Optimierungsaufgabe
für den Fall der Werkstoffauswahl auf reine Materialparameter beschränkt
werden kann.
Der Vorteil dieses Ansatzes besteht in der Erhöhung der Freiheitsgrade bei der Werkstoffselektion
und der Möglichkeit, bewusst die Vorteile von neuen und innovativen Werkstoffen zu
nutzen, die sich unter Verwendung von konventionellen Bauraumkonzepten nicht oder nicht
in vollem Umfang ausschöpfen lassen. Gerade bei Hi-Tech-Werkstoffen ist es jedoch erforderlich,
die höheren Material- und Fertigungskosten durch herausragende Bauteileigenschaften
zu rechtfertigen. Eine werkstoffgerechte Gestaltung der Bauteilgeometrie und der Fertigungsprozesse
ist hierfür unabdingbar.
Dieser Weg wurde bei der Entwicklung sogenannter Materialcharts verfolgt, bei denen wichtige,
leichtbaurelevante Werkstoffkenngrößen wie Dichte, Festigkeit, Elastizität, Einsatztemperatur,
Materialkosten etc. in Bezug zueinander gesetzt wurden. Durch die Verwendung von
Materialcharts (Material Property Charts) in Form von Bubble-Charts oder Balkendiagrammen
wird es dem Konstrukteur erleichtert, mit einem Blick das Potenzial unterschiedlicher
Werkstofffamilien oder –klassen in Bezug auf einen relevanten Verhältniskennwert abzuschätzen
und eine grobe Richtung vorzugeben, in die der Materialauswahlprozess gelenkt
werden soll, (Abbildung 5-6).
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