Optimierung (SoSe 2025)
Die Einschreibung bitte im Opalkurs vornehmen. Beginn der Lehrveranstaltung ist für alle Teilnehmer die Einführungsveranstaltung am 09.04.2025 um 14:50 Uhr (5. DS) im Raum BAR 218. Die Übungen finden anschließend immer donnerstags 13 Uhr in Gruppen im Raum BAR II/20a statt.
Achtung: Zum ersten Übungstermin unbedingt die persönlichen Zugangsdaten des ZIH-Accounts bereithalten (Benutzername=s-Nummer oder Alias / ZIH-Kennwort)! Hinweise: zur Arbeit im PC-Pool und zur Anmeldung im RFID-Schließsystem (PDF).
Inhalt
Die Konstruktion feinwerktechnischer Baugruppen und Geräte ist heute ohne den Einsatz des Computers nicht mehr vorstellbar. Oft beschränkt sich dieser Einsatz jedoch noch auf die Nutzung von CAD- und Office-Programmen zum Erstellen der Produkt-Dokumentation.
Die Möglichkeiten der numerischen Simulation von Funktionalität und Belastung werden punktuell nur dort eingesetzt, wo man mit den klassischen Methoden materieller Versuchsmuster an die Grenzen des Bezahlbaren stößt. Das Rationalisierungspotential des "Virtuellen Prototyping" wird damit in der Breite nur unzureichend genutzt.
In noch geringerem Maße finden zur Zeit die Möglichkeiten der numerischen Optimierung Anwendung in der industriellen Praxis. Dabei können gerade aus dem Finden optimaler Lösungen bedeutende ökonomische Effekte resultieren.
Die Lehrveranstaltung soll grundlegende Sichtweisen und Fertigkeiten für die Einbeziehung von numerischer Simulation und Optimierung insbesondere in die frühen Phasen des Konstruktionsprozesses vermitteln.
Übung "Optimierung eines Magnetantriebs"
Am Beispiel des Antriebs einer Präge-Nadel für einen Blindenschriftpräger übt jeder Teilnehmer der Lehrveranstaltung individuell die systematische Entwicklung
eines geeigneten Simulationsmodells. Mit diesem Simulationsmodell soll in einer frühen Phase des Konstruktionsprozesses eine optimale technische Prinziplösung
für ein vorgegebenes Wirkprinzip gefunden werden. Nur die mit vorangestellten Stern * markierten Übungsanleitungen sind für die Nutzung im aktuellen Sommer-Semester
freigegeben!
Termine
Freigabe | Übungstermine donnerstags in BAR II/20a | Donnerstag 4.(A) + 5.(B) DS |
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- | Einstieg | Software-Installation / Aufgabenpräzisierung u. Einstieg in die Modellbildung (SimulationX) | 1 Bonuspunkt bei Einsendung vor 1. Etappe! |
Einführung | Gemeinsame Vorlesung zu FEM & Optimierung | 09.04. 5.DS BAR 218 | |
- | Etappe1 | Wirkprinzip-Entscheidung (E-Magnet) | 17.04. |
- | Etappe2 | Aktor-Dynamik mit Wirbelstrom/Hysterese | 08.05. |
- | Etappe3 | Geometrie und Wärme | 15.05. |
- | Etappe4 | Probabilistische Simulation | 05.06. |
- | Etappe5 | Struktur-Optimierung | 03.07. |
- | Etappe6 | Robustoptimierung | 17.07. |
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Workshop | Neue CAE-Technologien (mit Johannes Kaindl,Education Account Manager Engineering, Autodesk GmbH München) | Termin folgt | |
Prüfung | Die Ergebnisse der Übungen werden als Abschluss anerkannt! | Entschuldigtes Fehlen an max. 2 Terminen zulässig! |
Evaluierung (PDF): 2019, 2021, 2023 - überwiegend positiv!
Dafür wird modernste Software für die Simulation und Optimierung mechatronischer Systeme verwendet:
- SimulationX ("Express Edition") der ESI Group
- OptiY ("Trial Edition") der Firma OptiY GmbH in Würzburg
Bereitstellung der Software und individueller Modelldateien:
Den Zugang zum Download der zu verwendenden Software-Versionen erhalten die eingeschriebenen Teilnehmer der Lehrveranstaltung im Opalkurs.
Entsprechend der individuell zugewiesenen Teilnehmer-Nummer "xx" (xx=01..99) müssen als Grundlage für die Modellbildung die zusätzlich bereitgestellten individualisierten Modelldateien "Etappe1_xx.isx" benutzt werden!
Lösungen:
Die geforderten Lösungen (à max. 10 Punkte) laden die eingeschriebenen Teilnehmer bis zum nächsten Übungstermin bzw. zu einem benannten Termin (spätestens 10 Uhr) bei
Opal
hoch.
Verspätete Lösungseinsendungen:
10:00 Uhr → pro angefangenem Tag Verspätung gibt es 1 Minusunkt!
Theoretische Grundlagen
Eine klassische Vorlesung im Hörsaal zur Vermittlung der theoretischen Grundlagen wird im Rahmen dieser Lehrveranstaltung nicht stattfinden. In den einzelnen Übungsetappen erfolgen stattdessen Hinweise, welche Schwerpunkte der folgenden Grundlagen-Kapitel aktuell im Selbststudium zu erarbeiten sind. Fragen zu den Theoriekapiteln werden in der Konsultationszeit am Mittwoch ausführlich beantwortet.
- Phasen des Konstruktionsprozesses
- Modellierung und Simulation
- Lösungssuche mit numerischer Optimierung
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Christoph Steinmann
Hinweis: Diese Lehrveranstaltung wird jeweils im Sommersemester angeboten.