{"id":71344,"date":"2022-10-26T13:22:09","date_gmt":"2022-10-26T11:22:09","guid":{"rendered":"https:\/\/www.saecon.net\/topologieoptimierung-alles-was-sie-wissen-muessen-um-kosten-zu-senken\/"},"modified":"2022-10-26T15:04:50","modified_gmt":"2022-10-26T13:04:50","slug":"topologieoptimierung-alles-was-sie-wissen-muessen-um-kosten-zu-senken","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.saecon.net\/de\/topologieoptimierung-alles-was-sie-wissen-muessen-um-kosten-zu-senken\/","title":{"rendered":"Topologieoptimierung: Alles, was Sie wissen m\u00fcssen, um Kosten zu senken"},"content":{"rendered":"

[vc_section][vc_row][vc_column width=“3\/4″][vc_column_text el_id=“par01″]<\/p>\n

Die Vorteile der Topologieoptimierung<\/strong><\/h2>\n

[\/vc_column_text][vc_single_image image=“71114″ img_size=“full“ image_hovers=“false“ lazy_loading=“true“ css=“.vc_custom_1663061278520{padding-top: 35px !important;padding-bottom: 35px !important;}“][vc_column_text]Bei der Topologieoptimierung geht es darum, die Materialmasse eines Bauteils zu optimieren, um dessen Gewicht (und damit dessen Kosten) bei gleicher Steifigkeit zu verringern.<\/p>\n

Steigende Energie- und Rohstoffkosten haben erhebliche wirtschaftliche Auswirkungen auf die Herstellung mechanischer Komponenten. Um die Kosten niedrig zu halten, konzentrieren sich die Hersteller in letzter Zeit zunehmend auf die Herstellung optimierter Bauteile, um eine kostspielige \u00dcberdimensionierung zu vermeiden<\/strong>.<\/p>\n

Dies f\u00fchrt nicht nur zu Einsparungen f\u00fcr den Kunden, sondern auch zu einem Vorteil in Bezug auf die Nachhaltigkeit. Am Beispiel eines industriellen Best\u00fcckungsautomaten l\u00e4sst sich durch Optimierungen wie Massenreduzierung der Energieverbrauch f\u00fcr die Handhabung senken<\/strong>, was sich positiv auf die Umwelt auswirkt.<\/p>\n

Durch die FEA-Methode<\/strong> und insbesondere durch das Verfahren der Topologieoptimierung <\/strong>sind wir in der Lage, Bauteile f\u00fcr einen bestimmten Verwendungszweck zu realisieren, die ein attraktives Design haben, aber gleichzeitig optimiert und langlebig sind, ohne Material zu verschwenden.[\/vc_column_text][vc_column_text css=“.vc_custom_1663079601752{padding-top: 50px !important;padding-bottom: 20px !important;}“ el_id=“par02″]<\/p>\n

Was ist Topologieoptimierung und wof\u00fcr wird sie eingesetzt?<\/strong><\/h2>\n

[\/vc_column_text][vc_column_text]Analysiert man die Bedeutung des Begriffs, so ist die Topologieoptimierung ein Verfahren<\/strong>, das es erm\u00f6glicht, ausgehend von einem bekannten Materialvolumen \u00fcbersch\u00fcssiges Material zu entfernen und optimierte Strukturen entsprechend einem vorgegebenen Ziel zu schaffen.<\/strong><\/p>\n

Ausgehend von einem gegebenen 3D-Volumen ist der Algorithmus in der Lage, in einem iterativen Prozess verschiedene Szenarien zu generieren und \u00fcberfl\u00fcssiges Material zu entfernen.[\/vc_column_text][vc_row_inner css=“.vc_custom_1663061734596{padding-top: 35px !important;padding-bottom: 20px !important;}“][vc_column_inner width=“1\/2″][vc_single_image image=“71139″ img_size=“full“ lazy_loading=“true“ css=“.vc_custom_1663061138872{padding-top: 15px !important;padding-bottom: 35px !important;}“][vc_message message_box_style=“solid“ style=“square“ message_box_color=“grey“ css=“.vc_custom_1663340849325{margin-bottom: 30px !important;}“ el_class=“personal_message_box“]Optimiertes Bauteil (Quelle ANSYS)<\/em>[\/vc_message][\/vc_column_inner][vc_column_inner width=“1\/2″][vc_column_text]Ziel dieses Verfahrens ist es nicht nur, die Masse der Bauteile zu reduzieren, sondern auch, bestimmte Ziele zu erreichen, wie zum Beispiel:<\/strong><\/p>\n

    \n
  • Steifigkeit<\/span><\/li>\n
  • Eigenfrequenzen<\/span><\/li>\n
  • Thermische Dispersion<\/span><\/li>\n
  • Tr\u00e4gheitsmomente<\/span><\/li>\n
  • Erm\u00fcdungsfestigkeit<\/span><\/li>\n<\/ul>\n

    [\/vc_column_text][\/vc_column_inner][\/vc_row_inner][vc_column_text]Je nach Bedarf k\u00f6nnen auch weitere massgeschneiderte Ziele mit Hilfe von mathematischen Ad-hoc-Funktionen definiert werden. Nach der mathematischen Berechnung wird das optimierte Design extrahiert, das als Richtlinie f\u00fcr die Konstruktion eines traditionellen 3D-Modells verwendet wird.<\/strong>[\/vc_column_text][vc_single_image image=“71163″ img_size=“full“ image_hovers=“false“ lazy_loading=“true“ css=“.vc_custom_1663061598479{padding-top: 35px !important;padding-bottom: 35px !important;}“][vc_message message_box_style=“solid“ style=“square“ message_box_color=“grey“ el_class=“personal_message_box“]Beispiel f\u00fcr die Massenreduzierung eines Bauteils (Quelle ANSYS)<\/em>[\/vc_message][vc_column_text css=“.vc_custom_1663079611888{padding-top: 50px !important;padding-bottom: 20px !important;}“ el_id=“par03″]<\/p>\n

    Topologie Optimierung nicht nur f\u00fcr Additive Manufacturing (AM)<\/strong><\/h2>\n

    [\/vc_column_text][vc_row_inner css=“.vc_custom_1663063294618{padding-top: 5px !important;padding-bottom: 30px !important;}“][vc_column_inner width=“1\/2″][vc_column_text css=“.vc_custom_1663063200098{padding-bottom: 30px !important;}“]Der 3D-Druck scheint die beste L\u00f6sung zu sein, um ein Topologieoptimiertes Bauteil herzustellen. Durch geeignete Massnahmen kann das Potenzial der Methode jedoch auch f\u00fcr Bauteile genutzt werden, die mit traditionellen Technologien hergestellt werden, wie zum Beispiel:<\/strong><\/p>\n

      \n
    • \u00a0CNC<\/li>\n
    • EDM<\/li>\n
    • Laser<\/li>\n
    • Gusskonstruktionen<\/li>\n
    • Kunststoffspritzguss<\/li>\n<\/ul>\n

      [\/vc_column_text][\/vc_column_inner][vc_column_inner width=“1\/2″][vc_single_image image=“71182″ img_size=“full“ lazy_loading=“true“ css=“.vc_custom_1663062906702{padding-top: 15px !important;padding-bottom: 35px !important;}“][vc_message message_box_style=“solid“ style=“square“ message_box_color=“grey“ css=“.vc_custom_1663759936952{margin-bottom: 30px !important;}“ el_class=“personal_message_box“]Optimiertes Profil, hergestellt im Strangpressverfahren (Quelle ANSYS)[\/vc_message][\/vc_column_inner][\/vc_row_inner][vc_column_text css=“.vc_custom_1663079619987{padding-bottom: 20px !important;}“ el_id=“par04″]<\/p>\n

      Wie die Topologieoptimierung umgesetzt wird: der Arbeitsablauf in SAECON<\/span><\/strong><\/h2>\n

      [\/vc_column_text][vc_column_text]Um die Methodik der Topologieoptimierung anzuwenden, k\u00f6nnen wir entweder von einem bestehenden Bauteil oder von einer vom Kunden bereitgestellten Konzeptzeichnung ausgehen<\/strong>. Mit den modernsten Optimierungstools <\/strong>k\u00f6nnen wir in jeder Phase der Fertigung <\/strong>eine Konstruktionsunterst\u00fctzung<\/strong> oder eine Umgestaltung durchf\u00fchren.[\/vc_column_text][vc_row_inner css=“.vc_custom_1663063376339{padding-top: 35px !important;padding-bottom: 20px !important;}“][vc_column_inner width=“1\/2″][vc_column_text css=“.vc_custom_1663063837656{padding-bottom: 30px !important;}“]DIE BEI SAECON DURCHGEF\u00dcHRTEN SCHRITTE:<\/strong><\/p>\n

        \n
      1. Zielsetzung und Bed\u00fcrfnisse des Kunden<\/strong><\/span><\/li>\n<\/ol>\n

        In dieser ersten Phase kl\u00e4rt SAECON gemeinsam mit dem Kunden, welche Bed\u00fcrfnisse er hat und welches Bauteil untersucht werden soll. Auf der Grundlage dieser Informationen wird die Anwendbarkeit der Methode bewertet<\/strong> und die n\u00e4chsten Schritte werden geplant.<\/p>\n

          \n
        1. Festlegen des Anwendungsbereiches<\/strong><\/span><\/li>\n<\/ol>\n

          Um eine korrekte Beurteilung vornehmen zu k\u00f6nnen, m\u00fcssen die Belastungen und Randbedingungen, <\/strong>denen das Bauteil ausgesetzt sein wird, und schliesslich das gew\u00fcnschte Herstellungsverfahren<\/strong> definiert werden.<\/p>\n

            \n
          1. Bewertung des Verbesserungspotenzials<\/strong><\/span><\/li>\n<\/ol>\n

            Mit Hilfe von Tools zur schnellen Topologieoptimierung wird der ungef\u00e4hre Optimierungsspielraum auf der Grundlage der oben genannten Informationen abgesch\u00e4tzt <\/strong>und eine qualitative Bewertung vorgenommen.<\/p>\n

              \n
            1. Arbeiten zur Topologieoptimierung<\/strong><\/span><\/li>\n<\/ol>\n

              In dieser Phase findet die eigentliche Topologieoptimierung statt. Unter Ber\u00fccksichtigung der Belastungskombinationen, denen ein Bauteil ausgesetzt sein wird, der Definition des Materials, der Herstellungsmethode und der geforderten Ziele wird der iterative Prozess zwischen Ingenieur und Software eingeleitet<\/strong>, um das endg\u00fcltige Modell zu extrapolieren.<\/p>\n

                \n
              1. Validierung des Entwurfs<\/strong><\/span><\/li>\n<\/ol>\n

                Sobald der optimierte Entwurf vorliegt, werden weitere spezifische Simulationen durchgef\u00fchrt, um die Optimierung zu validieren<\/strong>. So k\u00f6nnen beispielsweise statische, dynamische und Modal Analysen oder spezifischere Auswertungen wie die Analyse der Lebensdauer von Komponenten durchgef\u00fchrt werden.<\/p>\n

                  \n
                1. \u00dcbergabe des optimierten 3D-Modells<\/strong><\/span><\/li>\n<\/ol>\n

                  In der Abschlussbesprechung mit dem Kunden werden die erzielten Ergebnisse pr\u00e4sentiert<\/strong> und die Fertigungsmethoden besprochen.[\/vc_column_text][\/vc_column_inner][vc_column_inner width=“1\/2″][vc_single_image image=“71196″ img_size=“full“ lazy_loading=“true“ css=“.vc_custom_1663063939610{padding-top: 15px !important;padding-bottom: 35px !important;}“][vc_message message_box_style=“solid“ style=“square“ message_box_color=“grey“ css=“.vc_custom_1663340885686{margin-bottom: 30px !important;}“ el_class=“personal_message_box“]Optimierung einer Treppe (Quelle: ANSYS)[\/vc_message][\/vc_column_inner][\/vc_row_inner][vc_column_text css=“.vc_custom_1663079628321{padding-bottom: 20px !important;}“ el_id=“par05″]<\/p>\n

                  Was sind die Vorteile der Topologieoptimierung?<\/strong><\/h2>\n

                  [\/vc_column_text][vc_column_text]Durch eine Topologieoptimierung an bestehenden Bauteilen, aus Serienproduktionen von 20’000 Teilen, konnten einige Kunden die Masse um mehr als 50% reduzieren<\/strong>. Dies f\u00fchrte zu erheblichen Einsparungen bei den Rohstoffen, dem Transport und dem Energieverbrauch.<\/p>\n

                  Die Vorteile<\/strong> dieser Topologie Optimierungsmethodik wirken sich in allen 3 Phasen des Lebenszyklus eines Produkts<\/strong> positiv aus:<\/p>\n

                  Entwurf<\/strong><\/span><\/p>\n

                  Die Entwurfsphase ist wesentlich schneller<\/strong> und f\u00fchrt zu Bauteilen, die f\u00fcr den Anwendungsbereich optimiert sind und gleichzeitig die von den Normen geforderten Sicherheitsfaktoren einhalten<\/strong>. Dank der Software wird eine objektive Optimierung der Bauteile<\/strong> erreicht. Dadurch werden optimierte Konstruktionen nicht von einem bestimmten Designer, sondern nur von den angewandten Lasten beeinflusst. Das Bauteil wird bereits mit dem Ziel optimiert, nach bestimmten Fertigungsmethoden hergestellt zu werden.<\/strong><\/p>\n

                  Herstellung<\/strong><\/span><\/p>\n

                  Der reduzierte<\/strong> Materialbedarf f\u00fchrt insbesondere bei Grossserien zu erheblichen Einsparungen bei den Herstellkosten, Rohstoffen, Energie und Transport.<\/strong><\/p>\n

                   <\/p>\n

                  Verwendung<\/strong><\/span><\/p>\n

                  Das optimierte Bauteil erreicht aufgrund seiner geringeren Masse eine h\u00f6here Leistung und hat einen geringeren Energiebedarf<\/strong>.[\/vc_column_text][vc_row_inner content_placement=“middle“ css=“.vc_custom_1663064676856{padding-top: 35px !important;padding-bottom: 30px !important;}“][vc_column_inner width=“1\/2″][vc_single_image image=“71203″ img_size=“full“ lazy_loading=“true“ css=“.vc_custom_1663064538139{padding-top: 15px !important;padding-bottom: 35px !important;}“][\/vc_column_inner][vc_column_inner width=“1\/2″][vc_message message_box_style=“solid“ style=“square“ message_box_color=“grey“ css=“.vc_custom_1663340921480{margin-bottom: 30px !important;}“ el_class=“personal_message_box“]Beispiel f\u00fcr eine Aufh\u00e4ngung, die mit Hilfe von Topologie-Optimierungswerkzeugen entwickelt wurde. Beachten Sie die Formen, die mit herk\u00f6mmlichen Technologien hergestellt werden k\u00f6nnen (Quelle ANSYS)[\/vc_message][\/vc_column_inner][\/vc_row_inner][vc_column_text css=“.vc_custom_1663079636154{padding-bottom: 20px !important;}“ el_id=“par06″]<\/p>\n

                  Warum ist die Topologieoptimierung sinnvoll?<\/strong><\/h2>\n

                  [\/vc_column_text][vc_column_text]Wann kann eine Topologieoptimierung sinnvoll sein?<\/p>\n

                    \n
                  • Um die Produktionskosten einer Maschine zu senken und gleichzeitig die durch Vorschriften auferlegten Sicherheitsanforderungen zu erf\u00fcllen.<\/li>\n
                  • Um das Design eines Bauteils zu verbessern: die mit der Topologieoptimierung erzielten Designs k\u00f6nnen beispielsweise Natur inspiriert sein, das heisst nat\u00fcrlichen Formen wie Muscheln, B\u00e4umen usw. sehr \u00e4hnlich sein. Sie sind daher nicht nur \u00e4usserst funktional, sondern auch \u00e4sthetisch ansprechend und anspruchsvoll.<\/li>\n
                  • Bei der Neugestaltung einer Maschine oder eines Elements.<\/li>\n
                  • Um eine geringere Umweltbelastung in Bezug auf den Rohstoff- und Energieverbrauch zu erreichen.<\/li>\n
                  • Bei der Verbesserung der Leistung eines Bauteils oder einer Baugruppe von Bauteilen.<\/li>\n<\/ul>\n

                    [\/vc_column_text][vc_empty_space][vc_separator][vc_column_text]<\/p>\n

                    Urheber:<\/span> Josef Bellea<\/em><\/p>\n

                    [\/vc_column_text][vc_cta h2=“M\u00f6chten Sie herausfinden, was die topologische Optimierung leisten kann?“ h4=“Schicken Sie uns Ihre Anfrage und wir werden Sie kontaktieren.“ txt_align=“center“ shape=“square“ style=“flat“ color=“black“ css=“.vc_custom_1663837227438{margin-top: 70px !important;}“][\/vc_cta][vc_empty_space]\n

                    \n

                    <\/p>

                      <\/ul><\/div>\n
                      \n
                      \n<\/fieldset>\n