Entwicklung eines Simulationstools zur Optimierung der Dickenverteilung topologieoptimierter Strukturen aus Faser-Kunststoff-Verbund

Studien-/Diplomarbeit35Digitalisierte Prozess- & Materialentwicklung7

Das Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe (IVW) GmbH ist eine der weltweit führenden Einrichtungen auf dem Gebiet der Verbundwerkstoffe. Wir erforschen die gesamte Wertschöpfungskette der Verbundwerkstoffe von den wissenschaftlichen Grundlagen bis zum Bauteil. Zum nächstmöglichen Termin schreiben wir folgende studentische Arbeit aus:

Diplom- oder Masterarbeit mit dem Titel

Entwicklung eines Simulationstools zur Optimierung der Dickenverteilung topologieoptimierter Strukturen aus Faser-Kunststoff-Verbund

Das derzeit am IVW entwickelte Nassfaserlegen erlaubt die Herstellung geometrisch komplexer Strukturen aus Faser-Kunststoff-Verbund (FKV), wobei die Fasern für einen maximalen Leichtbau variabel in Richtung der im Bauteil herrschenden Lasten abgelegt werden können. Für ein maximales Leichtbaupotential bietet sich zur Auslegung solcher Strukturen die Topologieoptimierung an. Mittels numerischer Berechnungen wird hierbei wenig belastetes Material aus dem Bauteil entfernt, sodass später nur dort Material abgelegt wird, wo dieses auch benötigt wird. Für die Fertigung solcher Strukturen mittels Nassfaserlegen müssen aus anhand der Topologieoptimierungsergebnisse Ablegepfade erstellt werden. Am IVW wurde bereits ein Ansatz entwickelt, welcher es ermöglicht (teil-)automatisiert fertigungsgerechte Ablegepfade anhand von Topologieoptimierungsergebnissen zu erstellen. Diese liegen jedoch in zweidimensionaler Information vor, sodass unbekannt ist, wie oft jeder einzelne Ablegepfad abgelegt werden muss, um eine möglichst optimale Dickenverteilung im Bauteil für eine maximale Steifigkeit zu erzielen. Im Rahmen der Arbeit soll daher ein Ansatz entwickelt werden, mit dem unter Berücksichtigung der geplanten Ablegepfade die lokale Bauteildicke zum Erreichen einer größtmöglichen Bauteilsteifigkeit optimiert werden kann.

Inhalte der Arbeit:

Im Rahmen dieser Arbeit recherchieren Sie zunächst den Stand der Technik bezüglich der Optimierung der lokalen Bauteildicke unter Berücksichtigung fertigungstechnischer Randbedingungen. Hierbei identifizieren und erarbeiten Sie geeignete Ansätze und implementieren einen von Ihnen gewählten Ansatz. Anschließend führen Sie an Beispielstrukturen Optimierungen der lokalen Bauteildicke durch, um die Funktionalität Ihres Ansatzes zu prüfen und zu validieren.

Ihr Profil:

  • Technisches oder naturwissenschaftliches Studium
  • Kenntnisse in Python und ABAQUS vorteilhaft
  • Eigeninitiative und hohe Einsatzbereitschaft
  • Selbstständige Arbeitsweise
  • Offene Kommunikationsweise und Zuverlässigkeit

 

Auslegungsprozess und Gegenstand der Arbeit

Kontakt

Dipl.-Ing.

Maximilian Eckrich

Wiss. Mitarbeiter Digitalisierte Prozess- & Materialentwicklung