Teilprojekt A03

Mehrskalen-Mehrphasen-Topologieoptimierung von Bauteilen aus hybriden Werkstoffen

Moderne Fertigungsverfahren erlauben die Herstellung von feinen Mikrostrukturen bestehend aus mehreren Materialien mittels additiver Fertigung oder gezieltem Aufschäumen von Metallen. Damit stellt sich die Frage: Wie sieht die optimale Geometrie eines Bauteils aus und insbesondere, wie ist lokal in jedem Ort die Materiazusammensetzung und Mikrostruktur zu wählen, damit für einen gegebenen Anwendungsfall ein über mehrere Größenskalen optimales Bauteil entstehen kann? Ziel des Teilprojektes A03 ist die Entwicklung eines Simulations- und Optimierungsprogrammes, welches virtuell die Geometrie und zugleich die lokale Materialverteilung automatisiert optimal bestimmt, sodass sich Konfigurationen mit möglichst hohem mechanischen Widerstand ergeben. Die entsprechende Problemstellung bewegt sich damit auf mehreren Größenskalen: Die makroskopische Geometrie und Materialzusammensetzung des Bauteils sowie die lokale Ausprägung der Mikrostruktur, wobei beide Skalen jeweils unterschiedliche Restriktionen bezüglich der Fertigung haben. Zur Steigerung der numerischen Effizienz und Verkürzung der Berechnungszeit sollen modernste Neuronale Netzwerke und Maschinenlernen-Methoden zur Anwendung kommen, um die Bestimmung der optimalen Mikrostrukturverteilung und deren mechanischen Auswertung zu beschleunigen.

Teilprojektleitung
Prof. Dr.-Ing. habil. Philipp Junker

Doktorandin / Doktorand
Ján Pravda, M.Sc.

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