Leichtbau von Karosseriebauvorrichtungen durch schwarmintelligente Fachwerksauslegung

Die Auslegung von Karosseriebauvorrichtungen erfolgt bislang in der Regel auf Basis von Erfahrungswissen, wobei die wichtigsten Prämissen Prozesssicherheit und Steifigkeit sind, die konträr zum Ziel einer hohen Ressourceneffizienz durch Gewichtseinsparung stehen. Eine (fachwerkähnliche) Konstruktion, die sowohl in ihrer Steifigkeit maximiert, als auch hinsichtlich ihres Gewichtes minimiert aufgebaut ist, kann erfahrungsbasiert kaum erreicht werden, so dass entsprechende mathematische Optimierungsmethoden und letztendlich Software dafür eingesetzt werden müssen. Nachfolgendwird eine Methode zur pareto-optimalen (leichten und gleichzeitig steifen) Auslegung von Fachwerksstrukturen vorgestellt. Diese Methode ermittelt aus vorgegebenen Randbedingungen (Bauraum und Lasten) einen Vorschlag für ein Fachwerk durch den Einsatz von den schwarmintelligenten Optimierungsverfahren ACO (Ant Colony Optimization) und PSO (Particle Swarm Optimization). Während der multikriteriellen Optimierung werden automatisch Steifigkeitsuntersuchungen durchgeführt, wobei die Lasten nicht deterministisch sind, sondern aufgrund von fertigungstechnischen Ungenauigkeiten stochastisch (normalverteilte Zufallsgrößen) an den Lasteinleitungspunkten angetragen werden. Damit ist es möglich, sehr schnell eine Vielzahl von pareto-optimalen Fachwerken auf Basis von vorgegebenen Standardprofilen zu ermitteln ohne dass ein FE-Modell aufbereitet werden muss. Der Nutzer kann sich entsprechend seiner Gewichtung der Zielgrößen die Lösungen visualisieren lassen und die erstellte Struktur in gewohnter Arbeitsumgebung (z. B. in ein CAD-System wie CATIA-V5) weiterverarbeiten