Miriam Kick, M. Sc.

Reale Werkstoffe weisen i.d.R. ein nicht-lineares Materialverhalten wie z.B. Plastizität auf. Eine starke Belastung resultiert daher in einer irreversiblen Verformung und führt somit zur Schwächung eines Bauteils. Daher ist es wichtig, bei der Konstruktion eines Bauteils bereits den Einfluss des realen Materialverhaltens mit einzubeziehen. Die Implementierung eines komplexen Materialmodells, wie z.B. Plastizität, in der Topologieoptimierung führt zu einem stark erhöhten Rechenaufwand, da in jedem Optimierungsschritt das Materialverhalten in mehreren Lastschritten simuliert werden muss.

Ein neu entwickeltes Materialmodell in der Thermodynamischen Topologieoptimierung (TTO) ermöglicht die effiziente Simulation von verfestigendem Materialverhalten mit nur einer Simulation je Optimierungsschritt. Ein beliebiges reales Werkstoffverhalten kann dabei phänomenologisch anhand von ermittelbaren Werkstoffkennwerten approximiert werden. Zudem ist es wichtig zu prüfen, ob die entwickelten Methoden auch in der Praxis funktionieren. Daher wird die Methode auch durch geeignete Experimente mit additiv gefertigten optimierten Strukturen validiert.