Bionischer Leichtbau

Strukturmechanische Optimierung mittels Wachstumsgesetzen aus der Natur

Sie lernen im Seminar:

• zur Topologieoptimierung Ihrer Bauteile die Soft-Kill-Option einzusetzen
• mit der Computer Aided Optimization-Methode Bauteile kerbfrei und dauerfest zu gestalten
• Materialeinsatz effektiv zu nutzen und Materialkosten signifikant zu senken

Zielsetzung

Bei nahezu allen technischen Entwicklungen sind sowohl ein effektiver Materialeinsatz als auch qualitativ hochwertige, dauerfeste Bauteile gefordert.

• Sie lernen die grundsätzlichen Gesetzmäßigkeiten der bionischen Methoden kennen und diese effektiv in Ihren Entwicklungen anzuwenden.
• Neben den Grundlagen lernen Sie die Algorithmen kennen, um diese Methoden computerunterstützt mittels FEM-Programmen zu nutzen.
• Der typische Entwicklungsablauf mit Topologie- und Gestaltoptimierung wird vorgestellt.
• Darüberhinaus zeigen wir Ihnen neuere Methoden, mit denen Sie auf den Einsatz von Computersimulationen verzichten können.
• Sie werden in die Lage versetzt, leichte und dauerfeste Bauteile zu gestalten und so signifikant Ihre Materialkosten zu senken und Ihre Produktqualität zu steigern.

Seminarinhalt

• Topologieoptimierung: Leichtbau mit der SKO (Soft-Kill-Option)-Methode
• Gestaltoptimierung: Kerbspannungsoptimierung mit der CAO (Computer Aided Optimization)-Methode
• Ganzheitliche Anwendung für leichte und dauerfeste Formteile
• Vorstellung verschiedener Optimierungsmethoden ohne Computerunterstützung

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Bionisch inspirierte Produktentwicklung

So übertragen Sie Lösungen aus der Natur in Ihr Technikumfeld

Sie lernen im Seminar:

• einen Blick für biologische Lösungen zu bekommen, die auf die Technik übertragbar sind
• was Sie bei der Übertragung von biologischen Lösungen beachten müssen
• wie Sie die bionischen Effekte systematisch auf ihre Anwendbarkeit hin untersuchen

Zielsetzung

Nach einer Einführung in die bionische Denkweise lernen Sie die aktuellen Arbeitsfelder der Bionik kennen.

• Sie lernen die Übertragung biologischer Erfindungen auf eigene technische Problemstellungen.
• Sie erhalten dazu einen Überblick über Beispiele aus den unterschiedlichen Bionik-Bereichen.
• Sie lernen u.a. die Eigenschaften verschiedener nanostrukturierter biologischer Oberflächen kennen, deren Übertragung in die Technik zum Teil schon gelungen ist.
• Sie erfahren auch, welche biologischen Optimierungsverfahren sich auf technische Anwendungen übertragen lassen. Dazu gehören Verfahren wie evolutionäre Algorithmen und Schwarmintelligenz.

Seminarinhalt

• Einführung und Einordnung: Was ist Bionik?
• Überblick: Die unterschiedlichen Bereiche der Bionik
  • selbstreparierende Materialien
  • Oberflächen und Grenzflächen – Strukturen und Funktionen
  • Fluiddynamik
  • Biomechatronik und Robotik
  • Sensorik, Informationsverarbeitung
  • Bionische Optimierungsmethoden
• Erläuterung biologischer Vorbilder und deren technischer Nachahmung bzw. Übertragung
  • künstliche Sinnesorgane
  • Einsatz Künstlicher Neuronaler Netze (KNN)
  • Optimieren mit Schwarmintelligenz