Uni­ver­si­tät Bay­reuth: Inge­nieu­re prä­sen­tie­ren Welt­neu­heit im com­pu­ter­ge­stütz­ten Leichtbau

Symbolbild Bildung
Topologieoptimierung beim Querlenker eines PKW-Fahrwerks: Die Bayreuther Software Z88Arion schlägt – nach dem Import des Ausgangsmodells in die Software und anschließender Materialvorbereitung – eine Designstruktur vor, die 30% an Material einspart sowie die CO2-Emission um 50% reduziert

Topo­lo­gie­op­ti­mie­rung beim Quer­len­ker eines PKW-Fahr­werks: Die Bay­reu­ther Soft­ware Z88Arion schlägt – nach dem Import des Aus­gangs­mo­dells in die Soft­ware und anschlie­ßen­der Mate­ri­al­vor­be­rei­tung – eine Design­struk­tur vor, die 30% an Mate­ri­al ein­spart sowie die CO2-Emis­si­on um 50% reduziert

Soft­ware ‚Z88Arion‘ ist kon­kur­renz­los, benut­zer­freund­lich und steht vor­erst nur ober­frän­ki­schen Unter­neh­men kosten­los zur Verfügung

Eine hohe Pro­duk­ti­vi­tät bei der Ent­wick­lung und Fer­ti­gung von Pro­duk­ten ist oft­mals wett­be­werbs­ent­schei­dend ins­be­son­de­re für klei­ne und mitt­le­re Unter­neh­men im Maschi­nen­bau, von denen es gera­de in Ober­fran­ken zahl­rei­che gibt. Mate­ri­al ein­zu­spa­ren und Ent­wick­lungs­zei­ten zu ver­rin­gern sind somit äußerst wich­ti­ge Zie­le in der Pro­duk­ti­on. Inge­nieu­re des Lehr­stuhls für Kon­struk­ti­ons­leh­re und CAD (= Com­pu­ter Aided Design) der Uni­ver­si­tät Bay­reuth ent­wickel­ten und pro­gram­mier­ten daher die Soft­ware Z88Arion, mit deren Hil­fe tech­ni­sche Bau­tei­le aus kon­ven­tio­nel­len Werk­stof­fen, wie z.B. der Quer­len­ker eines PKW-Fahr­werks, hin­sicht­lich einer bestimm­ten Ziel­set­zung opti­miert werden.

Die­se sog. Topo­lo­gie­op­ti­mie­rung ist ein Simu­la­ti­ons­werk­zeug, das die beste Grund­ge­stalt (Topo­lo­gie) für Bau­tei­le in Hin­sicht auf ein vor­de­fi­nier­tes Ziel – bspw. ein maxi­mal stei­fes Bau­teil mit gerin­gem Gewicht – unter mecha­ni­scher Bean­spru­chung simu­liert. Mit ande­ren Wor­ten: Um das Ein­spar­po­ten­ti­al die­ser Metho­de aus­zu­schöp­fen, müs­sen Bau­tei­le so gestal­tet wer­den, dass das Gewicht redu­ziert wird und gleich­zei­tig allen auf­tre­ten­den Bela­stun­gen standhält.
Typi­scher­wei­se wird die Topo­lo­gie­op­ti­mie­rung in der Luft- und Raum­fahrt­tech­nik, im Auto­mo­bil- und Fahr­zeug­bau, aber auch in ande­ren Berei­chen des Maschi­nen­baus eingesetzt.

Soft­ware vor­erst nur für ober­frän­ki­sche Unternehmen

Der Lehr­stuhl für Kon­struk­ti­ons­leh­re und CAD der Uni­ver­si­tät Bay­reuth stellt die Soft­ware zunächst ober­frän­ki­schen Unter­neh­men zur Ver­fü­gung, damit die­se sich einen Wis­sens­vor­sprung im Umgang mit der Soft­ware ver­schaf­fen kön­nen. Anschlie­ßend soll Z88Arion, ana­log der gro­ßen Schwe­ster Z88Aurora, für jeder­mann frei zugäng­lich und kosten­los zum Down­load im Netz sein. Die Welt­neu­heit dabei ist, dass das Bay­reu­ther Com­pu­ter­pro­gramm im Free­ware-Sek­tor vor allem mit sei­ner benut­zer­freund­li­chen und intui­ti­ven Bedien­ober­flä­che abso­lut kon­kur­renz­los ist. Natür­lich gibt es auch kom­mer­zi­el­le Pro­gram­me, deren hohe Lizenz­ko­sten sich aber klei­ne und mit­tel­stän­di­sche Unter­neh­men kaum lei­sten kön­nen. Aus die­sem Grund fin­det vor allem in die­sen Betrie­ben die Topo­lo­gie­op­ti­mie­rung trotz ihres hohen Ein­spar­po­ten­ti­als an Mate­ri­al und den dar­aus fol­gen­den Emis­sio­nen noch kei­ne Anwendung.

„Das soll sich jetzt ändern! Vor allem wol­len wir ober­frän­ki­schen Betrie­ben unse­re Soft­ware zur Ver­fü­gung stel­len und Sup­port lei­sten“, erklärt Lehr­stuhl­in­ha­ber Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg. Wie wich­tig das Vor­ha­ben ist, zeigt auch, dass die Ober­fran­ken­stif­tung die For­schungs­ar­bei­ten der Bay­reu­ther Wis­sen­schaft­ler finan­zi­ell unter­stützt hat. In der ersten indu­stri­el­len Test­pha­se wer­den nun Work­shops abge­hal­ten, um Fir­men das fach­spe­zi­fi­sche Know-how zu ver­mit­teln sowie auf Pro­blem­stel­lun­gen und Wün­sche der Indu­strie ein­zu­ge­hen. Dar­auf auf­bau­end soll ein For­schungs­clu­ster mit ober­frän­ki­schen Unter­neh­men ent­ste­hen, um sowohl die Regi­on wirt­schaft­lich als auch die For­schung an der Soft­ware wei­ter voranzubringen.

Bay­reu­ther Soft­ware Z88Arion

Die von den Bay­reu­ther Inge­nieu­ren ent­wickel­te Soft­ware Z88Arion zur Topo­lo­gie­op­ti­mie­rung – benannt nach einem schnel­len Pferd aus der grie­chi­schen Mytho­lo­gie – soll einer­seits die Schnel­lig­keit der Pro­dukt­ent­wick­lung bei der Anwen­dung die­ses Com­pu­ter­pro­gramms wider­spie­geln und ande­rer­seits inno­va­ti­ve, opti­ma­le Design­vor­schlä­ge gene­rie­ren, wel­che eine erheb­li­che Mate­ri­al- und damit Kosten­er­spar­nis für Unter­neh­men bewirken.