Meta-Topo

Entwicklung einer physikalischen Geometrieanalyse zur prozessgerechten Topologieoptimierung von Bauteilen für den Leichtmetallguss

Ziel des gemeinsamen Forschungsvorhabens mit dem Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen der TU München (Link) ist die Entwicklung eines Assistenzsystems zur Produkt- und Prozessauslegung gegossener Bauteile im (Leicht-) Metallguss. Hierzu wird ein physikalisches Metamodell erarbeitet, welches für die zwei Fälle „laminarer Guss“ (Niederdruckkokille) und „turbulenter Guss“ (Druckguss) prozesstechnische Analysen der jeweiligen Bauteilgeometrien ermöglichen soll. Die Abbildung von Gießprozessen mit geringem Rechenaufwand und die Kombination mit der Strukturoptimierung soll eine wesentliche Zeitersparnis durch Reduktion der erforderlichen Neukonstruktionen und Prozesssimulationen ermöglichen.

Durch den Einbezug von Prozesswissen in die Topologieoptimierung werden schon in der frühen Entwicklungsphase möglichst prozesstaugliche Geometrien generiert, wodurch zeitaufwändige Konstruktionsschritte und Simulationen vermieden werden können. Der Lösungsansatz beruht auf einer mehrstufigen, prozesstechnischen Bauteilanalyse, die Geometrien schnell und ohne Simulation auf Prozesskriterien wie Formfüllung hin untersucht. Grundlage hierfür ist die Metamodellierung von Teilaspekten, welche auf die Implementierung von physikalischen Ersatzmodellen angepasst wird. Die Ersatzmodelle dienen der schnellen Bauteilanalyse hinsichtlich ausgewählter Prozessparameter und Qualitätsmerkmale, die im Rahmen umfassender, simulativer Vorversuche erarbeitet werden. Gelegentliche Iterationsschleifen über Konstruktion und Simulation, die im Laufe des Projekts auf ein Minimum reduziert werden, sichern den Workflow ab (Ansprechpartner: Tobias Rosnitschek).