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2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

Coupling of Computer-Aided Methods: Supporting Product Developer During Embodiment Synthesis

verfasst von : Albert Albers, Markus Spadinger, Manuel Serf, Stefan Reichert, Steffen Heldmaier, Micha Schulz, Nikola Bursac

Erschienen in: Advances in Structural and Multidisciplinary Optimization

Verlag: Springer International Publishing

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Abstract

The high complexity during the development of new product generations is nowadays one of the biggest challenges in the product development process. One solution to support the product developer is the use of computer-aided methods. These methods allow simulating various physical behaviors in order to predict the validity of the new product generation. Furthermore, the integration of those methods into optimization procedures allows generating optimal design proposals. One example for this is the topology optimization. However, those methods are limited because they do not consider the results of previous simulations or information from other domains in a fully automated way. This work proposes a strategic approach to overcome the current challenges by coupling different simulation and optimization methods. By this, newly coupled computer-aided methods are developed in order to support the product developer during embodiment synthesis. The presented coupled methods show the benefits of this strategy. For example, the linkage of the topology optimization with the form fill simulation was carried out. Hereby, the calculation of the fiber orientations is done in each iteration of the topology optimization process. This results in initial design proposals for parts made of fiber-reinforced polymers which consider the local anisotropies caused by the manufacturing process. Another example for the successful coupling of existing methods is the merging of topology optimization and multi-body simulation. This allows reducing the energy consumption of accelerated systems by minimizing the inertia of moving structures within the topology optimization process. The presented coupled computer-aided methods are based on established and commercially available tools. This ensures a short-term availability of the developed methods for product developer. Therefore, additional qualification measures and long training periods are not required.

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Literatur
1.
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Zurück zum Zitat Fengler, B., Henning, F.: Optimierungsansatz zur Generierung von Designvorschlägen für Bauteile aus langfaserverstärkten Werkstoffen. Altair Anwendertreffen, Böblingen (2015) Fengler, B., Henning, F.: Optimierungsansatz zur Generierung von Designvorschlägen für Bauteile aus langfaserverstärkten Werkstoffen. Altair Anwendertreffen, Böblingen (2015)
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Zurück zum Zitat Yue, T., Wahab, M.A.: Finite element analysis of fretting wear under variable coefficient of friction and different contact regimes. Tribol. Int. 2017(107), 274–282 (2017)CrossRef Yue, T., Wahab, M.A.: Finite element analysis of fretting wear under variable coefficient of friction and different contact regimes. Tribol. Int. 2017(107), 274–282 (2017)CrossRef
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Zurück zum Zitat Pausch, M.: Strukturmechanische FEM-Simulation des thermozyklischen Verhaltens planarer SOFC Stacks, Dissertationsschrift; RWTH Aachen (2012) Pausch, M.: Strukturmechanische FEM-Simulation des thermozyklischen Verhaltens planarer SOFC Stacks, Dissertationsschrift; RWTH Aachen (2012)
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Zurück zum Zitat Sander, C.: Ein neuer Prozess für die Produktentwicklung zur Topologieoptimierung bewegter Bauteile unter besonderer Berücksichtigung des Trägheitseinflusses (Vol. 75). IPEK Dissertation, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Fakultät für Maschinenbau, Forschungsberichte des IPEK - Institut für Produktentwicklung, Karlsruhe (2014). ISSN 1615-8113 Sander, C.: Ein neuer Prozess für die Produktentwicklung zur Topologieoptimierung bewegter Bauteile unter besonderer Berücksichtigung des Trägheitseinflusses (Vol. 75). IPEK Dissertation, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Fakultät für Maschinenbau, Forschungsberichte des IPEK - Institut für Produktentwicklung, Karlsruhe (2014). ISSN 1615-8113
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Zurück zum Zitat Majic, N.: Entwicklung einer FEM-basierten Methode zur fertigungsorientierten Sickenmustergestaltung für biegebeanspruchte Tragstrukturen, vol. 80. IPEK Dissertation, Karlsruhe (2014). ISSN 1615-8113 Majic, N.: Entwicklung einer FEM-basierten Methode zur fertigungsorientierten Sickenmustergestaltung für biegebeanspruchte Tragstrukturen, vol. 80. IPEK Dissertation, Karlsruhe (2014). ISSN 1615-8113
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Zurück zum Zitat Hessenauer, B.: Ansätze zum methodischen Systemleichtbau und dessen Unterstützung durch numerische Topologieoptimierung bei dynamischer Belastung, vol. 73. IPEK Dissertation, Karlsruhe (2014). ISSN 1615-8113 Hessenauer, B.: Ansätze zum methodischen Systemleichtbau und dessen Unterstützung durch numerische Topologieoptimierung bei dynamischer Belastung, vol. 73. IPEK Dissertation, Karlsruhe (2014). ISSN 1615-8113
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Zurück zum Zitat Spadinger, M., Albers, A.: Iterative Kopplung von Fließsimulation und Topologieoptimierung für langfaserverstärkte Polymere. Tagungsband 3. NAFMES DACH Regionalkonferenz, Berechnung und Simulation: Anwendungen – Entwicklungen – Trends. NAFEMS GmbH (2016) Spadinger, M., Albers, A.: Iterative Kopplung von Fließsimulation und Topologieoptimierung für langfaserverstärkte Polymere. Tagungsband 3. NAFMES DACH Regionalkonferenz, Berechnung und Simulation: Anwendungen – Entwicklungen – Trends. NAFEMS GmbH (2016)
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Zurück zum Zitat Reichert, S., Lorentz, B., Heldmaier, S., Albers, A.: Wear simulation in non-lubricated and mixed lubricated contacts taking into account the microscale roughness. Tribol. Int. 100, 272–279 (2016)CrossRef Reichert, S., Lorentz, B., Heldmaier, S., Albers, A.: Wear simulation in non-lubricated and mixed lubricated contacts taking into account the microscale roughness. Tribol. Int. 100, 272–279 (2016)CrossRef
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Zurück zum Zitat Reichert, S., Lorentz, B., Albers, A.: Influence of flattening of rough surface profiles on the friction behaviour of mixed lubricated contacts. Tribol. Int. 93, 614–619 (2015)CrossRef Reichert, S., Lorentz, B., Albers, A.: Influence of flattening of rough surface profiles on the friction behaviour of mixed lubricated contacts. Tribol. Int. 93, 614–619 (2015)CrossRef
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Zurück zum Zitat Albers, A., Pinner, T., Yan, S., Hettel, R., Behrendt, M.: Koppelsystems: obligatory elments within –validation setups. In: International Design Conference - Design 2016 (2016) Albers, A., Pinner, T., Yan, S., Hettel, R., Behrendt, M.: Koppelsystems: obligatory elments within –validation setups. In: International Design Conference - Design 2016 (2016)
Metadaten
Titel
Coupling of Computer-Aided Methods: Supporting Product Developer During Embodiment Synthesis
verfasst von
Albert Albers
Markus Spadinger
Manuel Serf
Stefan Reichert
Steffen Heldmaier
Micha Schulz
Nikola Bursac
Copyright-Jahr
2018
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-67988-4_41

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.