Nachricht vom 13.04.2016 
25. Bad Honnefer Industriegespräch im Physikzentrum
Beim 25. Bad Honnefer Industriegespräch referierte Professor Dr. Lothar Harzheim, Adam Opel AG Rüsselsheim, im vollbesetzten Heraeus-Hörsaal des Physikzentrums Bad Honnef über die "Simulationsgestützte Optimierung von Bauteilen mit Hilfe der Wachstumsregel von Bäumen und Knochen - ein Beispiel angewandter Bionik".
Professor Dr. Lothar Harzheim, Adam Opel AG, und Dr. Rolf Loschek,
Organisationsteam DPG. Foto: Privat
Bad Honnef. Mit der Wissenschaftsdisziplin Bionik, die systematisch die Konstruktions- und Wachstumsprinzipien aus der Natur analysiert und auf neue technische Entwicklungen anwendet, verbinden die meisten Anwendungsbeispiele wie den Lotuseffekt oder die Haifischhaut. Weniger bekannt ist dagegen, dass Bionik auch als Ideenlieferant für Optimierungsverfahren zur Lösung von Problemen aus dem
Ingenieursbereich dienen kann.
Ein sehr erfolgreiches Beispiel dafür sind Methoden, welche auf der Simulation der Wachstumsregel von Bäumen und Knochen basieren. Ausgehend von der Vorstellung, dass biologische Strukturen durch die Evolution optimiert worden sind, wurden am Forschungszentrum Karlsruhe die Eigenschaften von biologischen
Kraftträgern (wie beispielsweise Bäume, Knochen, Krallen) studiert. Es zeigte sich, dass biologische Kraftträger bezüglich Gewicht und Festigkeit optimiert sind und über eine Wachstumsregel in ihr festigkeitsoptimiertes Leichtbaudesign hineinwachsen.
Die Anwendung der Wachstumsregel als Optimierungsverfahren besteht nun darin, dass
diese simuliert und auf das zu optimierende Bauteil angewendet wird. Dieses wächst dann virtuell in die optimierte Form, wie es beispielsweise ein Knochen tun würde, wenn er die Funktion des Bauteils übernehmen müsste.
Die von der Wachstumsregel abgeleiteten klassischen Methoden „CAO" (Computer Aided Optimization) für Form- und „SKO" (Soft Kill Option) für Topologieoptimierung wurden vor 23 Jahren bei der Adam Opel AG eingeführt, gemäß den Anforderungen in der Praxis modifiziert und sukzessive weiterentwickelt. An ausgewählten Beispielen wurden die Anwendungsmöglichkeiten vorgestellt und diskutiert, aber auch die Grenzen der Verfahren aufgezeigt. Ebenso wurde auf die Topologieoptimierung mit „SKO" und „TopShape", einer Weiterentwicklung von SKO, eingegangen, die sich besonders für die Optimierung von Gussbauteilen bewährt hat.
Beim nächsten Bad Honnefer Industriegespräch am 29. Juni referiert Professor Dr. Harald Fritzsch, Ludwig Maximilians Universität München, über das Thema "Physikalische Konstanten - Wie fundamental und konstant sind sie wirklich?". Dies ist zugleich der Schlusspunkt des Programms 2015/16, im September 2016 beginnt das neue Programm 2016/17.
Weitere Informationen zu den Bad Honnefer Industriegesprächen finden
Sie unter http://www.industriegespraeche.dpg-physik.de
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