Das Forschungszentrum Karlsruhe hat die Methode der Bauteileoptimierung so stark vereinfacht, dass ein Geodreieck reicht, um gefährliche Kerben auszuschalten.
An einer nichtoptimierten Kerbform entstehen hohe Spannungsspitzen, die zum Versagen des Bauteils führen können. Prof. Claus Mattheck vom Forschungszentrum Karlsruhe und sein Team entwickelten seit den 80er-Jahren Methoden zum Optimieren von Teilen nach dem Vorbild der Natur: Diese computergestützten Verfahren werden insbesondere im Automobilbau schon lange erfolgreich eingesetzt. Vereinfachungen sollen nun dazu verhelfen, dass auch kleine Betriebe mit dem Optimieren beginnen können. Mattheck: „Mit einem Geodreieck gelingen Optimierungen in zwei Minuten, für die ein Profi früher viele Tage brauchte.“
Bei der „Methode der Zugdreiecke“ wird eine Kerbe symmetrisch durch ein (gedachtes) Seil überbrückt. Entlang dieses Seils läuft die erste Konturlinie der Konstruktion, die – am Beispiel einer 90°-Ecke – mit den Wänden einen 45°-Winkel bildet. In der Mitte der Konturlinie (des gedachten Seils) wird nun ein neues Seil angesetzt, diesmal mit einem Winkel von 22,5°, also dem halben Winkel des ersten Seils. Die Prozedur wird ein weiteres Mal wiederholt mit einem Winkel von 11,25°. Der Optimierer „füllt“ die entstehende Fläche zwischen den Seilen und dem Bauteil auf und rundet die verbliebenen Knicke aus (außer dem unteren 45°-Knick) Die entstandene Konstruktion weist praktisch keine Spannungsspitzen mehr auf. Sie kopiert letztlich die Brettwurzeln der Bäume, die ebenfalls die scharfe Ecke zwischen Stamm und Erdoberfläche wie ein Seil überspannen. os www.fzk.de
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