%0 Thesis %1 schafer_erhohung_2012 %A Schäfer, Matthias %A Hessenauer, Benjamin %A \Robert Bosch GmbH Brühl\, %A o. Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. A. Albers, %C Karlsruhe %D 2012 %K Gestaltoptimierung, Lebensdauer, Rückführung, Shapeoptimierung, Strukturoptimierung, Tosca %T Erhöhung der Lebensdauer durch Gestaltoptimierung am Beispiel von Wischerkomponenten %U http://vm-literatur/refbase/http://vm-literatur/litdata/refbase/10433-erhoehungderlebensdauerdurch-matthias schaefer-2012/10433_matthias schaefer_2012.pdf %X Mit den Softwaretools Abaqus und FEMFAT sowie dem Abaqus Optimierungsmodul ATOM wurde ein Programmablauf erstellt, mit dem die Gestalt von Bauteilen hinsichtlich der Lebensdauer optimiert werden kann. Dabei kann auch die Submodelltechnik von Abaqus verwendet werden. Mit diesem Programmablauf wurde die Lebensdauer zweier typischer Bauteile aus dem Geschäftsbereich „Electrical Drives“ der Robert Bosch GmbH optimiert. Es handelt sich um ein Getriebegehäuse und eine Schneckenwelle, die typischerweise in Scheibenwischermotoren eingesetzt werden. Dabei wurde ein erhebliches Optimierungspotential aufgezeigt, das die Lebensdauer um bis zu Faktor vier ansteigen lässt. Es wurde festgestellt, dass eine spannungs- und eine lebensdauerbasierte Gestaltoptimierung nur dann zu unterschiedlichen Ergebnissen führen, wenn die maximale Spannung und die maximale Schädigung an unterschiedlichen Stellen des Bauteils auftreten. Während der Optimierung müssen auch Restriktionen beachtet werden, die eine spätere Herstellbarkeit des Produktes gewährleisten. Neben der reinen Optimierung ist es zudem erforderlich, die diskretisierte Geometrie der Simulationsmodelle in eine analytische Form zu überführen, um sie sinnvoll in ein CAD Tool übertragen zu können. Es wurde eine neue Vorgehensweise vorgeschlagen, bei der analytische Flächen mittels Least Square Schätzungen an die optimierte Geometrie angepasst werden. Dazu wurden non uniform rational B-Spline Flächen (NURBS-Flächen) verwendet. Diese Vorgehensweise soll die bisher übliche manuelle Anpassung ersetzen und somit sowohl die Qualität als auch die Eindeutigkeit des Anpassungsvorgangs erhöhen. Zudem wird eine Arbeitserleichterung ermöglicht, da der manuelle Ablauf der Rückführung in ein CAD Modul partiell automatisiert werden kann. Die CAD Geometrie kann anschließend beispielsweise mittels CNC Maschinen hergestellt werden.

@phdthesis{schafer_erhohung_2012, abstract = {Mit den Softwaretools Abaqus und {FEMFAT} sowie dem Abaqus Optimierungsmodul {ATOM} wurde ein Programmablauf erstellt, mit dem die Gestalt von Bauteilen hinsichtlich der Lebensdauer optimiert werden kann. Dabei kann auch die Submodelltechnik von Abaqus verwendet werden. Mit diesem Programmablauf wurde die Lebensdauer zweier typischer Bauteile aus dem Geschäftsbereich {„Electrical} Drives“ der Robert Bosch {GmbH} optimiert. Es handelt sich um ein Getriebegehäuse und eine Schneckenwelle, die typischerweise in Scheibenwischermotoren eingesetzt werden. Dabei wurde ein erhebliches Optimierungspotential aufgezeigt, das die Lebensdauer um bis zu Faktor vier ansteigen lässt. Es wurde festgestellt, dass eine spannungs- und eine lebensdauerbasierte Gestaltoptimierung nur dann zu unterschiedlichen Ergebnissen führen, wenn die maximale Spannung und die maximale Schädigung an unterschiedlichen Stellen des Bauteils auftreten. Während der Optimierung müssen auch Restriktionen beachtet werden, die eine spätere Herstellbarkeit des Produktes gewährleisten. Neben der reinen Optimierung ist es zudem erforderlich, die diskretisierte Geometrie der Simulationsmodelle in eine analytische Form zu überführen, um sie sinnvoll in ein {CAD} Tool übertragen zu können. Es wurde eine neue Vorgehensweise vorgeschlagen, bei der analytische Flächen mittels Least Square Schätzungen an die optimierte Geometrie angepasst werden. Dazu wurden non uniform rational B-Spline Flächen ({NURBS-Flächen)} verwendet. Diese Vorgehensweise soll die bisher übliche manuelle Anpassung ersetzen und somit sowohl die Qualität als auch die Eindeutigkeit des Anpassungsvorgangs erhöhen. Zudem wird eine Arbeitserleichterung ermöglicht, da der manuelle Ablauf der Rückführung in ein {CAD} Modul partiell automatisiert werden kann. Die {CAD} Geometrie kann anschließend beispielsweise mittels {CNC} Maschinen hergestellt werden.}, added-at = {2013-01-26T11:35:39.000+0100}, address = {Karlsruhe}, author = {Schäfer, Matthias and Hessenauer, Benjamin and {\{Robert} Bosch {GmbH} Brühl\} and o. Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. A. Albers}, biburl = {https://www.bibsonomy.org/bibtex/2e9484d7f3df4e1d75d3b8f21682472f9/bhessen}, interhash = {6bbd46d31ffb3adbac2079628e70feaf}, intrahash = {e9484d7f3df4e1d75d3b8f21682472f9}, keywords = {Gestaltoptimierung, Lebensdauer, Rückführung, Shapeoptimierung, Strukturoptimierung, Tosca}, location = {Kellerlager 102.1, Geb. 10.23; Benjamin Hessenauer (hessenauer@ipek.uka.de)}, school = {{IPEK} - Institut für Produktentwicklung am Karlsruher Institut für Technologie ({KIT)}}, timestamp = {2013-01-26T11:35:42.000+0100}, title = {Erhöhung der Lebensdauer durch Gestaltoptimierung am Beispiel von Wischerkomponenten}, url = {http://vm-literatur/refbase/http://vm-literatur/litdata/refbase/[10433]-[erhoehungderlebensdauerdurch]-[matthias schaefer]-[2012]/10433_matthias schaefer_2012.pdf}, urldate = {2013-01-16}, year = 2012 }