Im SWP-Fach Optimale Produkte und Prozesse arbeitet ein Team mit 2 - 4 Studierenden an der virtuellen Entwicklung eines Produktes und Prozesses anhand eines digitalen Zwillings (Modell) des tatsächlichen Systems auf dem Computer. In Form eines Berichts reicht das Team am Ende der Vorlesung ein optimiertes, sicheres und robustes Konzept ein, das den inhaltlichen und methodischen Anforderungen der Leitbranchen Automobil-, Elektronik oder Luft- und Raumfahrt standhält.

Hierzu steht eine Infrastruktur mit grafischen Benutzeroberflächen zur Verfügung mit:

  • Matlab als Plattform zur Automatisierung und Optimierung des digitalen Zwillings
  • Comsol Multiphysics zur Finite Elemente Simulation verschiedenster Fragestellungen
  • LT Spice zur Simulation analoger Schaltungen

Beispiele:

Soft Robotics Greifer aus thermoplastischem Polyurethan

Wenn der Greifer von hinten gedrückt wird, dann greifen die Zangen vorne zu. Genauso kann der Griff wieder geöffnet werden, indem am hinteren Ende gezogen wird. Beim Greifvorgang wirken die spinnennetzartigen Querstreben wie Federn, in denen die Spannung steigt um so den Druck der Zangen zu steigern.

 

Abbildung 1a: Vorteilhafte Struktur durch topologische Optimierung

Abb. 1b: Evolution des Stabmodells hin zum optimierten Greifer

 

Abb. 1c: Simulation des Greifvorgangs des finalen 3D-Greifers

 
 
Roboterarm aus Gusseisen

Ein Roboterarm sollte leicht sein, denn das eingesparte Eigengewicht erhöht das Nutzgewicht, das vom Roboter bewegt werden kann. Gleichzeitig soll sich der schlanke Arm aber unter der Last möglichst wenig verformen: Wenn der Arm zu stark nachgibt, lassen sich bewegte Güter weniger genau positionieren. Diese beiden Ziele widerstreben sich nicht nur intuitiv, sondern werden in der Optimierung gezielt gegeneinander abgewogen.

 

Abbildung 2a: Vorteilhafte Struktur durch topologische Optimierung

Abb. 2b: Evolution des Stabmodells hin zum optimierten Roboterarm

Weitere Informationen

 

Optimale Produkte und Prozesse wird im Sommersemester fächerübergreifend in den folgenden Bachelorstudiengängen angeboten:

Weitere Informationen zum SWP-Fach gibt es auf den Studiengangsseiten, unter studienrelevante Downloads, in den jeweiligen Modulhandbüchern.