Um mechanische Strukturen zu entwerfen und deren Leistungsfähigkeit zu überprüfen und verbessern führen wir Strukturoptimierungen mittels der Software OptiStruct durch.
Die Software OptiStruct basiert auf der Finite-Elemente-Methode und ist ein Programm zur Strukturoptimierung von Bauteilen. OptiStruct kann zur Optimierung aller Bauteilarten eingesetzt werden, wie z.B. Metallbauteile (z.B. Frästeile), Bleche, Extrusionsteile oder Gußteile.
OptiStruct eignet sich insbesondere für die Optimierung von Kunststoffbauteilen, da
- die Entformungsrichtung bei der Optimierung vorgegeben werden kann,
- die Angabe von Ober- und Untergrenzen für die Wandstärke eine kunststoffgerechte Auslegung der Struktur ermöglicht,
- für die Auslegung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen eine ideale Schichtdickenverteilung bei vorgegebener Orientierung der Faserlagen ermittelt werden kann.
OptiStruct eignet sich sowohl für die Strukturoptimierung bereits bestehender Bauteile, als auch in einer ganz frühen Phase des Produktentwicklungsprozesses zur konzeptionellen Entwurfsfindung, also beim Finden einer belastungsgerechten Struktur für ein Bauteil.
Der primäre Vorteil von OptiStruct ist, dass das Programm eine optimale belastungsgerechte Struktur für ein Bauteil bei minimalem Gewicht findet. Dabei werden beliebig viele Lastfälle und Fertigungsrandbedingungen für die die optimale Bauteilstruktur berücksichtigt.
Vorgegebene Bauteilstrukturen können zum Beispiel hinsichtlich der Faktoren Gewicht, Materialbelastung, Wanddicken, Rippenstrukturen, Versickungen, Eigenfrequenzen, Faserorientierungen und auch in allen Kombinationen daraus optimiert werden.
Der Einsatz von OptiStruct ist insbesondere wichtig bei der Kombination von verschiedenen Lastfällen und führt dabei zu einem besseren Verständnis für die benötigte Bauteilstruktur. Die Ergebnisse von OptiStruct müssen entsprechend interpretiert werden, um daraus eine Bauteilstruktur abzuleiten, die sowohl die eigentliche Funktion des Bauteils erfüllt als auch fertigungsgerecht und montagegerecht ist.