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Topologie Optimierung

Formfindung einer Pressbacke

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Topologoeoptimierung in einem definierten Baumraum
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Prozess der Topologoeoptimierung
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Topologieoptimierierung im Produktdesign

Best Practice

 

Zur Formfindung gibt es diverse Methoden. Gelegentlich folgen Formen Funktionen, oder sie zielen auf gewünschte Emotionen. Ebenso bespielen sie vorhandene Bauräumen, simulierten Strömungen oder spiegeln markenprägende Charaktereigenschaten wieder. In einem freien Projekt experimentierten Simoleit Industriedesign und Hendrik Nater in einer Kooperation mit Simulfact mit den Möglichkeiten von Topologieoptimierung als Ausgangspunkt für eine Formfindung.

 

 

 

Topologieoptimierung

 

Unter Topologieoptimierung verstehen wir computerbasierte Berechungsverfahren, die eine effiziente Gestalt (Topologie) für ein mechanisch belastetes Bauteil ermittelt. Das Verfahren wird besonders in Luft- und Raumfahrt verwendet. Darüber hinaus wird die Topologieoptimierung als Ausdruck des Leichtbaus und der Ressourceneinsparung auch in der Automobilbranche und im Maschinenbau immer bedeutender.

Den Ausgangspunkt für die Berechnungen bilden der maximal zuässige Bauraum und wirkende Kräfte. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) werden Bereiche im Bauraum definiert, die mit einem Werkstoff belegt werden. Für eine umfangreiche Simulation sollten möglichst viele Lastfälle bekannt sein. Einer Simulation geht deshalb immer eine nicht zu unterschätzende Kräftebetrachtung voraus.

 

prozess der topologieoptimierung

 

 

Topologieoptimierung als Weg zu nachhaltigen Designlösungen

 

Die Methode ist für mich ein überzeugender Weg materialeffiziente Produkte zu gestalten. Weitere Aspekte für nachhaltiges Prodoktdesign findet ihr in meinem Blogbeitrag.

 

 

 

 

topologieoptimierung Simulation

 

Topologieoptimierung als Methode zur Formfindung

 

Die Ergebnisse einer Topologieoptimierung können entscheidende Impulse für formale Ideen geben. Beim plastischen Formen gestalten wir Zusammenhänge, wodurch aus den Verhältnissen der Einzelaspekte zu einander etwas charakteristisches entstehen kann. Diese inneren Beziehungen können durch Topologieoptimierung, durch das Visualisierungen von Kraftflüssen als Thema gegeben werden. Durch die Methode wird das Bauteil nicht kontextlos gestylt, sondern semantisch unterstützt. Weil die Formen dann aus einer inneren Notwendigkeit entstehen, ruft die Gestalt Vertrauen in uns hervor.

 

 

Wieso ist Formgebung kein überflüssiges Dekorieren?

 

In dem Projekt überarbeiteten wir die mechanisch optimierten Bauteile manuell um die äthetische Wahrnehmung der Bauteile zu steigern. Dabei gibt es rein mechnisch keinen Anlass die hocheffizienten Geometrien zu modifizieren. Wieso macht es aber trotzdem Sinn?

Mit unserem Urteil „schön“ bekunden wir unser positives Wahrnehmen von Etwas. Dann wirken Situationen, Prozesse, Wesen oder Dinge angenehm, attraktiv oder gut auf uns. Dabei fällen wir unser Urteil „schön“ in unserem Kulturkreis auf Grundlage diverser Prägungen und Annahmen. In unserer modernen Welt sind zum Beispiel „glatte“ – tadellose, oder reduzierte Erscheinungen „schön“ – während kreativ verspieltes, verträumtes oder wuchernd gewachsenes nicht in einem kulturell modernen Sinne, sondern in einem mystischen und natürlichen Sinne schön wirken kann.

Durch Aufräumen, Reduzieren von Chaos, und Ordnung behalten wir den Überblick in unserer sonst sehr komplexen Umwelt. Deshalb vermittelt uns Schönheit auch Sicherheit und Erlösung aus dem Alltag unserer komplexen Welt. Mit der plastischen Formgebung haben wir die Möglichkeit die generierten Strukturen der Topologieoptimierung zu ordnen. Beim plastischen Entwerfen werden stets zuerst Hauptlinien definiert, denen alle weiteren Elemente untergeordnet werden. Die generisch erzeugten Formen ähneln gewachsenen Knochstrukturen stark. Demgegenüber verliehen wir fahlen Flächen durch größere Flächenüberspannungen und Glättung eine positive lebendige Ausdruckskraft.

 

Simufact

 

Aus einem langen Gespräch auf der Formnext 2019 entstand die Idee einer Kooperation. Simulfact bietet Simulationen von Fertigungsprozessen an und ist Teil des Hexagon Konzerns. An dieser Stelle möchte ich besonders Dr. Thomas Reiher und Dr. Gereon Deppe für die Kooperaion danken.