Ein linear-elastisches Topologieoptimierungs-Framework für formschlüssige modulare Strukturen

Die klassische dichtenbasierte Topologieoptimierung (TO) liefert hochgradig effiziente, jedoch meist monolithische und bionische Strukturen. Für die reale Baupraxis und Prinzipien der Kreislaufwirtschaft (Wiederverwendbarkeit, Modularität) sind diese Entwürfe oft ungeeignet, da sie sich nicht aus diskreten Bausteinen zusammensetzen lassen.

Aus diesem Grund muss die Optimierung auf vordefinierten Elementgruppen (Makro-Elementen) angepasst werden. Dies wurde erfolgreich durchgeführt und auf Randwertprobleme angewandt.

Während für den 2D-Fall bereits eine funktionierende Implementierung in Abaqus existiert, besteht die Kernherausforderung dieser Arbeit darin, dieses Framework auf den 3D-Raum zu erweitern. Es soll das Prinzip der Elementgruppen-Optimierung in eine 3D-Modellierung übertragen werden. Neben der algorithmischen Umsetzung steht die Entwicklung von geometrischen 3D-Steckformen sowie deren physische Validierung mittels 3D-Druck im Vordergrund.

Details zur Aufgabenstellung finden Sie in der PDF-Version.