DE102020116463A1

DE102020116463A1 - Verfahren zur Erstellung von Realisierungskonzepten für Bauteilgeometrien unter Berücksichtigung verschiedener physikalischer Energieflüsse

Info

Publication number: DE102020116463A1
Application number: DE102020116463.7A
Authority: DE
Inventors: Daniel Fuchs; Ingo Hartmann; Martin Kumke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-06-23
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2021-12-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung von Realisierungskonzepten für Bauteilgeometrien unter Berücksichtigung verschiedener physikalischer Energieflüsse sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt (10).Es ist vorgesehen, dass in einem maximal zur Verfügung stehenden Bauraum für eine Bauteilgeometrie mit mindestens zwei sich in Bezug auf Energieflüsse (22, 24, 26) einer jeweiligen Energieform unterscheidenden Funktionen Realisierungskonzepte bereitgestellt werden, welche es Anwendern erlaubt, in den aufgezeigten Grenzen weitere Kompromisslösungen für weitere Entwicklungs- und/oder Fertigungsaufgaben abzuleiten. Ausgehend von optimalen Energieflussverläufen wird dabei eine Verknüpfung mit physischen und benutzerdefinierten Anforderungen, welche zuvor in variable und feste unterteilt werden, vollzogen, sodass ein erstes Realisierungskonzept in Form einer ersten Geometrievorgabe für die zumindest einteilige Bauteilgeometrie bereitgestellt wird. Das Verfahren ist zudem ausgelegt, veränderbare Bereiche in der ersten Geometrievorgabe anzuzeigen, sodass zumindest ein alternatives zweites Realisierungskonzept in Form einer zweiten Geometrievorgabe für die zumindest einteilige Bauteilgeometrie bereitgestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung von Realisierungskonzepten für Bauteilgeometrien unter Berücksichtigung verschiedener physikalischer Energieflüsse sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Die Entwicklung von neuen physischen Gegenständen, wie beispielsweise Komponenten und Bauteilgruppen für die Fahrzeugindustrie, hat unter anderem die Zielsetzung, zumindest besser als ein eventueller Vorgänger zu sein. Bereits weitverbreitet ist dabei der Einsatz von Teiloptimierungswerkzeugen für die Produktentwicklung, welche sich allerdings meist auf einzelne technische Disziplinen, Gewerke oder Kategorien beschränken. Somit ist es beispielsweise möglich, effiziente Topologien (Bauteilgeometrien) und mögliche Verbesserungen hinsichtlich Leichtbaukriterien oder bezüglich einer Strömungsleitung zu berechnen. Diese meist für sich stehenden Optimierungswerkzeuge erreichen zunehmend eine Technologiereife und Anerkennung in durchzuführenden Produktentwicklungsprozessen. Allerdings begrenzen sich die dabei verwendeten Optimierungsmethoden häufig lediglich auf einzelne Teilaspekte eines Produkts und ermöglichen, wenn überhaupt, nur stark eingeschränkt eine softwarebasierte ganzheitliche Optimierung.
Aus der Zielsetzung, komplexe Zusammenhänge zu optimieren und für jeweilige Anwender übersichtlich darzustellen, hat sich das Forschungsfeld der multidisziplinären Optimierung, kurz MDO, entwickelt. Die bisher bekannten MDO-Methoden beschränken sich jedoch oftmals auf Parameteruntersuchungen und Sensibilitätsanalysen, welche auf Optimierungsstrategien und/oder -algorithmen basieren. Insbesondere beschränken sich dabei bisherige Versuche, Anwendungen beziehungsweise Gegenstände multiphysisch zu optimieren und anschließend zu konstruieren, auf eine Geometrieoptimierung einzelner Disziplinen. Einzelne Disziplinen sind dabei etwa im Bereich der Struktur-, Fluss- oder thermischen Optimierung verordnet. Durch eine anschließende Interpretation der Ergebnisse werden diese daraufhin meist manuell, insbesondere händisch, zu einer Kompromisslösung in eine Konstruktion überführt.
Da die Komplexität in der Produktentwicklung mangels geeigneter Methoden, Prozesse oder Hilfsmittel bisher nicht wirtschaftlich abgebildet werden kann, werden die Gestaltungsfreiheiten bestimmter Fertigungsverfahren, wie beispielsweise additive Fertigungsverfahren, Druckgussverfahren und dergleichen, nicht vollständig ausgeschöpft.
Aus dem Stand der Technik sind bereits erste Ansätze bekannt, welche sich im weitesten Sinne mit der zuvor angesprochenen Thematik beschäftigen.
So ist aus der Druckschrift US 2014/0214370 A1 eine Optimierung des Designs von physikalischen Strukturen/Objekten als bekannt zu entnehmen. In einem Aspekt wird dabei ein computergestütztes Verfahren zur Optimierung des Entwurfs von physischen Körpern wie Land-, Luft- und Seefahrzeugen und Robotern und/oder Teilen davon bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst: Darstellung des zu optimierenden Entwurfs als Mesh, Generieren von Aktualisierungssignalen zur Optimierung der Mesh-Darstellung, Anwenden eines Optimierungsalgorithmus bis zum Erreichen eines Stoppkriteriums und Ausgeben eines Signals, das das optimierte Design darstellt.
Aus der Druckschrift US 2016/0179998 A1 ist ein Multi-Physik-System als bekannt zu entnehmen. Dabei wird ein Verfahren vorgeschlagen, das von einem Computersystem zum Entwerfen eines Multi-Physik-Systems durchgeführt wird. Das Verfahren umfasst die Schritte des Anzeigens einer Blockdiagrammdarstellung des Mehrphysiksystems, einschließlich Blöcken, die jeweils einem jeweiligen Teilsystem des Mehrphysiksystems entsprechen, und zwischen den Blöcken Verknüpfungen, die Mehrphysikverbindungen entsprechen den jeweiligen Teilsystemen; und einen Zoombefehl, der von einem Benutzer gesendet wird und eine Vorschau einer Blockdiagrammdarstellung von mindestens einem jeweiligen Subsystem anzeigt, wobei die Anzeige der Vorschau durch die Erkennung des Zoombefehls durch das Computersystem gesteuert wird. Ein solches Verfahren verbessert das Design eines 3D-modellierten Objekts.
Aus der Druckschrift US 2019/0094481 A1 ist zudem eine Optimierung der Heizform für integrierte Heizung für optische Banken als bekannt zu entnehmen. Ein Verfahren kann dabei das Identifizieren eines Satzes von Komponenten eines optischen Geräts durch ein Gerät umfassen. Das Verfahren kann das Bestimmen eines Satzes von Entwurfskriterien basierend auf dem Satz von Komponenten des optischen Geräts durch die Vorrichtung umfassen. Das Verfahren kann das Identifizieren einer anfänglichen Heizungskonfiguration durch das Gerät basierend auf dem Satz von Entwurfskriterien umfassen. Das Verfahren kann das Bestimmen eines Satzes von Optimierungsparametern zum Bestimmen einer Zielheizungskonfiguration durch das Gerät basierend auf dem Satz von Entwurfskriterien umfassen. Das Verfahren kann das Durchführen einer Optimierungsprozedur zum Ändern der anfänglichen Heizungskonfiguration zum Bestimmen der Zielheizungskonfiguration durch das Gerät und basierend auf dem Satz von Optimierungsparametern umfassen. Das Verfahren kann das Bereitstellen von Informationen durch das Gerät umfassen, die die Zielheizungskonfiguration basierend auf der Durchführung des Optimierungsverfahrens identifizieren.
Es fehlt bisher an geeigneten Verfahren, welche es ermöglichen, einen Überblick über den simultanen Verlauf unterschiedlicher Energieformen innerhalb des für die Entwicklung eines Bauteils oder einer Bauteilgruppe zur Verfügung stehenden Bauraums zu verschaffen. Ein derartiger Überblick kann es entsprechenden unterschiedlichen Anwendergruppen erleichtern, Folgeentscheidungen im Entwicklungsprozess und/oder finale Konstruktionspläne in überschaubaren Zeiträumen zu generieren. Neue Ansätze im Bereich der multidisziplinären Entwicklung und Konzeptionierung von Bauteilen und/oder Bauteilgruppen sind dazu geeignet, passende Lösungsansätze für diese neuen Herausforderungen bereitzustellen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erstellung von Realisierungskonzepten für Bauteilgeometrien unter Berücksichtigung verschiedener physikalischer Energieflüsse bereitzustellen, welche für multiphysische Optimierungszwecke von Bauteilgeometrien verwendbar sind.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verfahren zur Erstellung von Realisierungskonzepten für Bauteilgeometrien unter Berücksichtigung verschiedener physikalischer Energieflüsse bereitgestellt wird. Solch ein Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Bestimmen eines maximal zur Verfügung stehenden Bauraums für eine zumindest einteilige Bauteilgeometrie mit mindestens zwei sich in Bezug auf Energieflüsse einer jeweiligen Energieform unterscheidenden Funktionen, Bestimmen von physischen und benutzerdefinierten Anforderungen der zumindest einteiligen Bauteilgeometrie zumindest in Bezug auf die festgelegten mindestens zwei Funktionen, Bestimmen von optimalen Energieflussverläufen der jeweiligen Energieform in den Grenzen des maximal zur Verfügung stehenden Bauraums.
Das Verfahren umfasst in dieser Ausgestaltung zudem die folgenden weiteren Schritte: Unterteilung der Anforderungen in variable und feste Anforderungen hinsichtlich von zumindest einem jeweilig zugehörigen Parameter der jeweiligen Anforderung, Bestimmen von gegenseitigen Wechselwirkungen der jeweils bestimmten optimalen Energieflussverlaufe, Verknüpfen der jeweils bestimmten optimalen Energieflussverlaufe unter Berücksichtigung der gegenseitigen Wechselwirkungen mit den variablen und festen Anforderungen, sodass ein erstes Realisierungskonzept in Form einer ersten Geometrievorgabe für die zumindest einteilige Bauteilgeometrie bereitgestellt wird, Anzeigen von wenigstens einem veränderbaren Bereich in der ersten Geometrievorgabe basierend auf zumindest einen jeweilig zugehörigen Parameter der variablen Anforderungen, sodass zumindest ein alternatives zweites Realisierungskonzept in Form einer zweiten Geometrievorgabe für die zumindest einteilige Bauteilgeometrie bereitgestellt wird.
Auf diese Weise ist es möglich, ein Verfahren zur Erstellung von Realisierungskonzepten für Bauteilgeometrien unter Berücksichtigung verschiedener physikalischer Energieflüsse bereitzustellen, welche für multiphysische Optimierungszwecke von Bauteilgeometrien verwendbar sind. Es ist vor allem möglich, alternative Realisierungskonzepte anzuzeigen, welche sich dabei innerhalb von konfliktfreien und technisch machbare Grenzen befinden.
Unter dem Begriff der variablen Anforderungen sind insbesondere solche Anforderungen zu verstehen, welche einen gewissen Spielraum in Bezug auf ihre Parameter aufweisen. Mit anderen Worten sind Einstellungen und/oder Veränderungen der Parameter in gewissen Grenzen durchführbar, wobei in jeder Variante diese Anforderungen dennoch erfüllt sind. Unter dem Begriff der festen Anforderungen sind insbesondere solche Anforderungen zu verstehen, welche alternativlos und somit nur mit bestimmten Werten für zugehörige Parameter zu erreichen sind. Einstellungen und/oder Veränderungen von zugehörigen Parametern der festen Anforderungen sind demnach nicht möglich. Je nach Einsatzszenario der zu entwickelnden Bauteilgeometrie beziehungsweise der entsprechenden Baugruppe oder dem Produkt sind die Anforderungen teilweise variabel und teilweise als festgesetzt zu betrachten. Eine feste Anforderung geht dabei einher mit festgesetzten Bedingungen, welche im Zuge von Optimierungsaufgaben hinsichtlich der einzelnen Energieflüsse nicht als flexibel anzusehen sind. Auch ergonomische oder allgemeine Anforderungen bezüglich einer Innenausstattung, in welche die Bauteilgeometrie später zu integrieren ist, können eine Rolle spielen.
Allgemein sind die Anforderungen beispielsweise in Bezug mit den jeweiligen Disziplinen der Energieflüsse der jeweiligen Energieformen zu sehen. Darüber hinaus können die jeweiligen Anforderungen auch in Bezug auf die mit der Baugruppe oder dem Produkt nötige Infrastruktur gesehen werden. Dies kann beispielsweise Leitungen für Stoffe oder Energie betreffen und deren entsprechende Anforderungen. Auch Sicherheitsanforderungen, insbesondere gesetzlich vorgeschriebene, können damit gemeint sein.
Das Bestimmen von optimalen Energieflussverläufen kann als Zwischenschritt aufgefasst werden, welcher es dem Anwender des Verfahrens ermöglicht, an dieser Stelle bereits erste Geometrievorgaben abzuleiten, welche dann für jede einzelne Disziplin, sprich jeden Energiefluss der jeweiligen Energieform, zunächst als optimal gilt. Mit anderen Worten werden im Bauraumbereich auf Bereiche mit einer hohen Relevanz beziehungsweise Sensitivität für jeweilige Energieflussverlaufe beziehungsweise Energieflüsse hingewiesen. Beim Bestimmen der gegenseitigen Wechselwirkungen sind dann Primärkonflikte als Zwischenschritt abzuleiten, welche aufzeigen, inwiefern sich diese vorab für die jeweiligen Energieflüsse angesehenen optimalen Geometrievorgaben überschneiden, sodass für ein Realisierungskonzept an dieser Stelle gewisse Grenzen angezeigt werden. Werden zusätzlich die zuvor bestimmten Anforderungen mit einbezogen, werden mittels des vorgestellten Verfahrens realistische Realisierungskonzepte angezeigt, wobei jeweilige Alternativen nur in Verbindung mit den variablen Anforderungen erfolgen.
Das vorgestellte Verfahren beschränkt sich somit nach dem Zwischenschritt des ersten Konzepts auf das Aufzeigen von möglichen Alternativen, welche dennoch gemäß den zuvor einzelnen und anschließend zusammengeführten jeweiligen Optimierungsprozessen im Wesentlichen ganzheitlich optimale Realisierungskonzepte anzeigen. In diesen alternativen Realisierungskonzepten werden somit Bereiche angezeigt, in welchen unter Berücksichtigung der einzelnen zu berücksichtigenden Funktionen, in diesem Fall die jeweiligen optimalen Energieflussverlaufe, optimale globale Kompromissen möglich sind, welche dann als Basis für weitergehende Überlegungen verwendbar sind. Beispielsweise können die mittels des vorgestellten Verfahrens erhaltenen Erkenntnisse dann zu einer schnelleren und vor allem optimaleren Auswahl bezüglich eines Fertigungsverfahrens und/oder Fertigungsmaterials führen. Auf diese Weise ist es möglich, innerhalb von Entwicklungsprozessen eine bewusste Reduktion von Komplexitäten bei Optimierungsaufgaben zu erreichen, sodass ein anstehender Berechnungsaufwand auf ein sinnvolles Minimum, und somit zeitlich in überschaubaren Grenzen, reduziert werden kann.
Durch die Beschränkung auf sensitive Zonen beziehungsweise die oben beschriebenen Relevanzbereiche oder Sensitivitätsbereiche anstatt einer Angabe von direkten Geometrien wird eine Scheingenauigkeit von Optimierungen in der frühen Konzeptionsphase vermieden und eine Händelbarkeit der Anforderungskomplexität wird auf einfache Weise erreicht. Die Verknüpfung der zuvor als optimal bestimmten Energieverläufe mit den jeweiligen Anforderung führt dazu, dass der maximal zur Verfügung stehende Bauraum anschließend derart aufgegliedert werden kann, dass unter Berücksichtigung von einzelnen Optimierungsberechnungen, welche zunächst für sich und somit sich nicht gegenseitig begrenzend durchgeführt werden, dann die Bereiche angezeigt werden, welche für weitere genauere Berechnungen und/oder Überlegungen für realistische Konzepte zu betrachten sind.
Auf diese Weise können Optimierungskonflikte bei der Verknüpfung bereits berücksichtigt werden, sodass letztendlich nur realistisch durchführbare Alternativen zu einem Ergebnis in Form von entsprechenden Bereichen in dem maximal zur Verfügung stehenden Bauraum angezeigt werden. Als Basis dient dabei eine konzeptionelle Betrachtung der einzelnen Energieflüsse, welche in Form der Bestimmung von jeweiligen optimalen Energieflussverläufen durchgeführt werden. Die Verknüpfung dient dabei bereits als eine weitere Vorbereitung für weitere komplexere Optimierungsdurchläufe, wobei mittels des vorgestellten Verfahrens bereits eine Vorauswahl an Bereichen angezeigt wird, welche in gewissen Grenzen bereits als optimale Kompromisse zwischen den einzelnen Energieflüssen anzusehen sind.
Insofern wird mittels des vorgestellten Verfahrens somit eine Reduktion auf das für die Konzeptionsphase Wesentliche vollzogen, wobei das Wesentliche hier eine jeweilige Energiebetrachtung statt einer verfrühten Geometrieerzeugung umfasst.
Es ist somit eine Realisierung globaler Optima in der disziplinübergreifenden Konstruktionstechnik möglich.
Es ist somit mittels des vorgestellten Verfahrens möglich, Erkenntnisse zu generieren, welche anschließend für die interdisziplinäre Verbesserung vorhandener technischer Systeme hinsichtlich beispielsweise Gewicht, Bauraum-/ Materialausnutzung und Effizienz verwendbar sind. In diesem Zusammenhang ist mittels des vorgestellten Verfahrens eine Ausschöpfung von verfahrensbezogenen Gestaltungsfreiheiten zu erwarten.
Es ist somit eine händelbare Komplexität durch Verwendung vereinfachter beziehungsweise nur der optimalen Energieflüsse erreichbar, statt auf Basis einer definierten Geometrie konzeptrelevante Entscheidungen zu treffen. Die mittels des vorgestellten Verfahrens gewonnenen Erkenntnisse sind für die Generierung von innovativen Konstruktionsansätzen einsetzbar.
Es ist somit möglich mittels des vorgestellten Verfahrens eine Geometrie-Kopplung einzelner Optimierungsergebnisse durchzuführen, sodass Realisierungskonzepte und technisch mögliche Alternativen mit einem überschaubaren Aufwand angezeigt werden können beziehungsweise bereitstellbar sind.
Zudem wird mittels des vorgestellten Verfahrens erreicht, dass aufkommende Wechselwirkungen zwischen den jeweiligen Disziplinen und einer somit notwendigen Betrachtung des zur Verfügung stehenden Bauraums aus energetischer Sicht von Anfang an berücksichtigt werden. Somit kann vermieden werden, dass komplexe Berechnungen durchgeführt werden, welche sich im Nachhinein als technisch nicht realisierbar herausstellen.
In diesem Zusammenhang kann das Bestimmen des maximal zur Verfügung stehenden Bauraums beispielsweise in einer besonders einfachen Weise darin bestehen, entsprechende Vorgaben über diesen Bauraum entgegenzunehmen und für die folgenden Verfahrensschritte, falls dies nötig sein sollte, in geeigneter Weise aufzubereiten. Ein solch implizit mit zu berücksichtigender Aufbereitungsschritt kann beispielsweise jegliche mathematische Konvertierungsprozesse umfassen, welche bereitgestellte Daten in für das Verfahren geeigneter Weise transformieren und/oder anpassen.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 bereitgestellt wird. Die zuvor genannten Vorteile gelten soweit übertragbar auch für das vorgestellte Computerprogrammprodukt.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
So ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die physischen und benutzerdefinierten Anforderungen aus wenigstens einem der folgenden konventionellen Entwicklungsschritte der zumindest einteiligen Bauteilgeometrie abgeleitet wird: Verwenden von Anforderungslisten, Funktionsstrukturen, Produktarchitekturen, Konstruktionsdaten, Recherchen, Simulationsdaten von Vorgängerprodukten, Durchführen von Expertengesprächen. Auf diese Weise können die Anforderungen möglichst vollständig bestimmt werden. Zudem ist anhand der zuvor bestimmten optimalen Energieflussverläufe bereits für einen Anwender des Verfahrens ableitbar, in welcher Form diese Anforderungen für das vorgestellte Verfahren zu bestimmen und bereitzustellen sind.
Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die jeweiligen Energieformen zumindest ausgewählt sind aus: potentielle Energie als Last-/ Kraftübertragung, kinetische Energie als Stofftransport, Wärmeenergie als Wärmetransport. Jede dieser jeweiligen Energieformen weist innerhalb der Grenzen des maximal zur Verfügung stehenden Bauraums einen optimalen Energieflussverlauf auf. Dabei dienen diese optimalen Verläufe somit als tendenzielle Energieverläufe. Tendenziell ist dabei derart zu verstehen, dass die jeweiligen optimalen Verläufe derart vorliegen können, dass eine jeweilige Umsetzung als hinderlich für eine jeweilige andere Umsetzung eines weiteren Verlaufs angesehen wird. Mit anderen Worten sind die optimalen Energieverläufe, welche beispielsweise jede für sich mittels konventioneller bereits etablierter Optimierungsmethoden bestimmbar sind, somit lediglich als ein Ausgangspunkt innerhalb des vorgestellten Verfahrens anzusehen. Dabei werden letztendlich vor dem Anzeigen von möglichen Realisierungskonzepten bereits möglich auftretende Wechselwirkungen untereinander berücksichtigt und die Verknüpfung mit weiteren Anforderungen relativieren die möglichen Lösungsräume beziehungsweise Realisierungsbauräume. Ausgehend von jeweiligen optimalen Verläufen erfolgt somit eine sinnvolle Einschränkung, welche darin mündet, dass global gesehen technisch realisierbare Konzepte angezeigt beziehungsweise bereitstellbar sind, welche auch als sinnvolle optimale globale Kompromisse zwischen den Einzeldisziplinen angesehen werden können.
Zudem ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die jeweiligen optimalen Energieflüsse der jeweiligen Energieform in den Grenzen des maximal zur Verfügung stehenden Bauraums als dreidimensionale Energieverläufe und/oder als Energieflussschaubild visualisiert und bereitgestellt werden. Beispielsweise kann ein derartiges Energieflussschaubild zusätzlich mit einem benutzerdefinierten Farbcode gekoppelt visualisiert beziehungsweise bereitgestellt werden, sodass ein Anwender beziehungsweise jeweilige Anwendergruppen beziehungsweise weitergehende Verarbeitungsvorrichtungen für Konstruktionsaufgaben oder dergleichen beispielsweise mögliche Konfliktzonen mit einem Blick erfassen können. Diese Form kann zudem auch die mittels des Verfahrens angezeigten Bereiche visualisieren, sodass eine Spannbreite von möglichen Realisierungskonzepten schnell und eingängig erfasst werden kann.
Ferner ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der wenigstens eine veränderbare Bereich in der ersten Geometrievorgabe bezogen auf zumindest einen Energieflussverlauf einer jeweiligen Energieform angezeigt wird. Das Anzeigen von jeweiligen Zwischenschritten erleichtert die mittels des vorgestellten Verfahrens gewonnenen Erkenntnisse für weitere Entwicklungsaktivitäten und/oder Konstruktions- und/oder Fertigungsaktivitäten zu nutzen. Beispielsweise lässt sich somit leichter eine Entscheidung hinsichtlich eines auszuwählenden Materials und/oder Materialmix ableiten und treffen.
Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der wenigstens eine veränderbare Bereich in unterschiedlichen Sensitivitätszonen angezeigt wird und wobei Wechselwirkungen der jeweils bestimmten optimalen Energieflussverläufe in Abhängigkeit von möglichen Varianten des ersten Realisierungskonzepts in Form der ersten Geometrievorgabe basierend auf zumindest einen jeweilig zugehörigen Parameter der variablen Anforderungen mittels einer benutzerdefinierten Eingabe als Zuordnung in diese unterschiedlichen Sensitivitätszonen angezeigt werden. Die sich ergebenden Sensitivitätszonen können beispielsweise mittels eines eingängigen Farbcodesystems visualisiert bereitgestellt werden, sodass ein schneller Überblick über die möglichen Alternativen gewährleistet wird. Beispielsweise können je nach Aufwand gekennzeichnete Sensitivitätszonen anzeigen, inwiefern weitere Anpassungen von weiteren Parametern nötig sind.
Zudem ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zum Bestimmen von optimalen Energieflussverläufen der jeweiligen Energieform in den Grenzen des maximal zur Verfügung stehenden Bauraums zumindest teilweise wenigstens eines der folgenden Hilfsprogramme verwendet wird: Hilfsprogramm umfassend Berechnungsmethoden und/oder Modellierung basierend auf neuronalen Netzen, Hilfsprogramm umfassend Komponenten der KI, Hilfsprogramm umfassend Finite Element Methoden, Expertengespräch. Die zuvor genannten Vorteile sind somit noch besser zu erreichen.
Auch ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zum Bestimmen von physischen und benutzerdefinierten Anforderungen der zumindest einteiligen Bauteilgeometrie in Bezug auf die festgelegten mindestens zwei Funktionen zumindest teilweise wenigstens eines der folgenden Hilfsprogramme verwendet wird: Hilfsprogramm umfassend Berechnungsmethoden und/oder Modellierung basierend auf neuronalen Netzen, Hilfsprogramm umfassend Komponenten der KI, Hilfsprogramm umfassend Finite Element Methoden, Expertengespräch. Die zuvor genannten Vorteile sind somit noch besser zu erreichen Schlussendlich ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zum Bestimmen von gegenseitigen Wechselwirkungen der jeweils bestimmten optimalen Energieflussverläufe und/oder zum Verknüpfen der jeweils bestimmten optimalen Energieflussverläufe unter Berücksichtigung der gegenseitigen Wechselwirkungen mit den variablen und festen Anforderungen und/oder zum Anzeigen von wenigstens einem veränderbaren Bereich in der ersten Geometrievorgabe basierend auf zumindest einen jeweilig zugehörigen Parameter der variablen Anforderungen zumindest teilweise wenigstens eines der folgenden Hilfsprogramme verwendet wird, sodass zumindest ein alternatives zweites Realisierungskonzept in Form einer zweiten Geometrievorgabe für die zumindest einteilige Bauteilgeometrie zum Zwecke einer Lösung von als kritisch anzusehenden Wechselwirkungen jeweiliger Energieflüsse bereitgestellt wird: Hilfsprogramm umfassend Berechnungsmethoden und/oder Modellierung basierend auf neuronalen Netzen, Hilfsprogramm umfassend Komponenten der KI, Hilfsprogramm umfassend Finite Element Methoden, Expertengespräch. Die zuvor genannten Vorteile sind somit noch besser zu erreichen.
Das vorgestellte Verfahren ist beispielsweise bei allen technischen Konzeptionen/Konstruktionen von Fahrzeugen, Baugruppen, Komponenten, Werkzeugen und dergleichen anwendbar, welche Anforderungen aus mindestens zwei sich physikalisch unterscheidenden Disziplinen/Gewerken erfüllen müssen (zum Beispiel Mechanik, Fluiddynamik, Thermodynamik et cetera). Weiterhin ist das vorgestellte Verfahren auf sämtliche technische Systeme, welche von einer interdisziplinären Konzeption/Konstruktion profitieren können, übertragbar und anwendbar. Neben der Fahrzeugindustrie sind weitere Anwendungsfälle vorstellbar. Diese können beispielsweise in der Luft- und Raumfahrttechnik, im allgemeinen Maschinenbau, im Anlagenbau und dergleichen vorliegen.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 ein Verfahrensablaufdiagramm zur Erstellung von Realisierungskonzepten für Bauteilgeometrien unter Berücksichtigung verschiedener physikalischer Energieflüsse;
2 eine schematische Darstellung von einem Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9;
3 eine schematische Darstellung von einem Bauraum mit jeweils dargestellten Energieflüssen von unterschiedlichen Energieformen;
4 eine schematische Darstellung von möglichen Realisierungskonzepten basierend auf dem Bauraum mit den jeweils dargestellten Energieflüssen von unterschiedlichen Energieformen von 3.

1 zeigt ein Verfahrensablaufdiagramm 100 zur Erstellung von Realisierungskonzepten für Bauteilgeometrien unter Berücksichtigung verschiedener physikalischer Energieflüsse. In einem ersten Verfahrensschritt 110 wird ein maximal zur Verfügung stehender Bauraum für eine zumindest einteilige Bauteilgeometrie mit mindestens zwei sich in Bezug auf Energieflüsse einer jeweiligen Energieform unterscheidenden Funktionen bestimmt. In einem zweiten Verfahrensschritt 120 werden physische und benutzerdefinierte Anforderungen der zumindest einteiligen Bauteilgeometrie zumindest in Bezug auf die festgelegten mindestens zwei Funktionen bestimmt. In einem dritten Verfahrensschritt 130 werden optimale Energieflussverlaufe der jeweiligen Energieform in den Grenzen des maximal zur Verfügung stehenden Bauraums bestimmt. In einem vierten Verfahrensschritt 140 werden die Anforderungen in variable und feste Anforderungen hinsichtlich von zumindest einem jeweilig zugehörigen Parameter der jeweiligen Anforderung unterteilt. In einem fünften Verfahrensschritt 150 werden gegenseitige Wechselwirkungen der jeweils bestimmten optimalen Energieflussverläufe bestimmt. In einem sechsten Verfahrensschritt 160 werden die jeweils bestimmten optimalen Energieflussverläufe unter Berücksichtigung der gegenseitigen Wechselwirkungen mit den variablen und festen Anforderungen verknüpft, sodass ein erstes Realisierungskonzept in Form einer ersten Geometrievorgabe für die zumindest einteilige Bauteilgeometrie bereitgestellt wird. In einem siebten Verfahrensschritt 170 wird wenigstens ein veränderbarer Bereich in der ersten Geometrievorgabe basierend auf zumindest einen jeweilig zugehörigen Parameter der variablen Anforderungen angezeigt, sodass zumindest ein alternatives zweites Realisierungskonzept in Form einer zweiten Geometrievorgabe für die zumindest einteilige Bauteilgeometrie bereitgestellt wird.
Das vorgestellte Verfahren umfasst somit eine Energieflussbetrachtung als alternativen Entwicklungsprozess multiphysikalisch technischer Systeme und/oder Produkte. Beispielsweise kann im Zuge von weiteren Schritten in dem Verfahren eine dreidimensionale Energieflussanalyse innerhalb der für die Anwendung beziehungsweise für das zu erstellende Produkt maximal zur Verfügung stehenden Bauraums, welcher auch als Designraum bezeichnet werden kann, vollzogen und bereitgestellt werden.
In anderen Worten lässt sich das vorgestellte Verfahren auch mit folgenden Worten zusammenfassen:

Zunächst werden relevante Randbedingungen bestimmt. Für die zu entwickelnde Baugruppe beziehungsweise das Produkt sind zunächst Anforderungen und Randbedingungen notwendig. Diese Randbedingungen können aus konventionellen Entwicklungsprozessschritten, beispielsweise Anforderungslisten, Funktionsstrukturen, Produktarchitekturen, Konstruktionsdaten et cetera, Recherchen, Vorgängerprodukten und Expertengesprächen ermittelt werden. Diese Randbedingungen müssen sowohl den zur Verfügung stehenden Bauraum als auch die abzubildenden Funktionen innerhalb dessen möglichst präzise definieren. In diesem Zuge müssen die einzelnen Energieflüsse von unterschiedlichen Energieformen näher ermittelt werden.

Unter Zuhilfenahme der definierten Randbedingungen, insbesondere eines maximal zur Verfügung stehenden Bauraums, werden aufbauend auf beispielsweise konventionellen Ansätzen (zum Beispiel Finite Elemente Methoden jeweils mechanisch, fluid- oder thermodynamisch) Energieflüsse in den einzelnen Energieformen (zum Beispiel potentielle Energie als Last-/Kraftübertragung, kinetische Energie als Stofftransport, Wärmeenergie als Wärmetransport) bestimmt. Es werden dabei beispielsweise lediglich tendenzielle Energieverlaufe ermittelt, wobei an dieser Stelle noch keine Bauteilgeometrie erzeugt oder gar Materialien zugewiesen werden. Ziel ist es etwa dabei, den tendenziell optimalen Verlauf einer jeweiligen Energieform innerhalb des maximal zur Verfügung stehenden Bauraums aufzuzeigen. Die Energieverläufe können dabei etwa dreidimensional visualisiert werden.
In einem weiteren Schritt werden die ermittelten dreidimensionalen Energieverläufe innerhalb des Bauraums erst im einzelnen (innerhalb einer Energieform) nach Primärkonflikten, wie beispielsweise unter anderem hinsichtlich Bauraumverletzungen, Akkumulationen, beispielsweise Spannungsspitzen, kleine Krümmungsradien et cetera, analysiert. Zusätzlich werden die ganzheitlichen Wechselwirkungen der Energieflüsse der unterschiedlichen Energieformen zueinander durch Überlagerung/Superposition untersucht. Die auf diese Weise identifizierten disziplinären und interdisziplinären primären und sekundären Zielkonflikte/Konfliktzonen werden (zum Beispiel durch Priorisierung, Variantengenerierung, allgemeine multidisziplinäre Optimierungsmethode) zu einem Kompromiss zusammengeführt. Hierbei ist es somit ein Zwischenziel, ein möglichst konfliktfreies disziplinübergreifendes und belastbares Energieflussschaubild zu generieren.
Auf Basis des ermittelten, möglichst konfliktfreien Energieflussschaubilds werden beispielsweise nachfolgend Geometrien für die Einzeldisziplinen der Baugruppe oder des Produkts (zum Beispiel Lastübertragung, Fluidleitung et cetera) mithilfe konventioneller Methoden (zum Beispiel Topologieoptimierung, Strömungsoptimierung et cetera) generiert. Dabei soll eine möglichst optimale Geometrie für jede einzelne Disziplin bestimmt werden, welche aufgrund des zugrunde gelegten konfliktfreien Energieflussschaubildes ein hohes Kompatibilitätspotenzial zu den weiteren Disziplinen aufweisen. Dies kann zum Beispiel entweder durch eine Aufteilung des zur Verfügung stehenden Bauraums in die jeweiligen Disziplinen oder durch eine Berücksichtigung eines zuvor ermittelten Hauptenergietensors jeder Energieform im jeweiligen Optimierungswerkzeug erfolgen.
Anschließend werden die ermittelten Einzelgeometrien jeder Disziplin (zum Beispiel Lastübertragung, Fluidleitung et cetera) zu einer ganzheitlichen Geometrie zusammengeführt. Da hier die potentiellen Primär- und Sekundärkonflikte in der Energieflusssynthese entsprechend entschärft wurden, ist eine Grundkompatibilität der Einzeldisziplinen möglich. Während dieser Verknüpfungsschritte und den beschriebenen Teilschritten, welche letztendlich in der Erstellung des ersten Realisierungskonzepts in Form einer ersten Geometrievorgabe resultieren, ist es zudem möglich, weitere Konflikte (Tertiärkonflikte), zum Beispiel solche, welche durch die Dimensionierung der Geometrie und dergleichen entstehen, erst während des Verknüpfungsschritts zu lösen (zum Beispiel Material- und Hohlraumüberschneidungen). Ausgehend von dieser ersten konfliktfreien Gesamtgeometrie können im Rahmen des vorgestellten Verfahrens weitere globale optimale Kompromisslösungen zwischen den unterschiedlichen Disziplinen bereitgestellt werden. Die mittels des vorgestellten Verfahrens gewonnenen Erkenntnisse dienen beispielsweise dann für weitere Arbeitsschritte der Baugruppen- beziehungsweise Produktentwicklung, wobei dann für die bereitgestellten alternativen Gesamtgeometrievorgaben entsprechend Eignungsbereiche für bestimmte Materialien, Fertigungsverfahren und/oder Bauteiltrennungen bestimmt und im Detail entwickelt werden.
Mittels des vorgestellten Verfahrens und seinen vorgestellten Varianten ist beispielsweise eine disziplinübergreifende Baugruppenoptimierung oder eine Produktoptimierung oder eine Systemoptimierung möglich, da ein globaler Kompromiss zwischen zumindest teilweise miteinander im Zielkonflikt stehenden Teiloptima in der frühen Konzeptphase erreicht wird.
Statt wie bisher häufig üblich, lediglich Lastverläufe (zum Beispiel beim sogenannten Freischneiden in der Mechanik) oder Kraftflüsse (zum Beispiel zur Verdeutlichung einer Funktionsweise von tragenden Crashstrukturen einer Fahrzeugkarossiere) skizzenhaft darzustellen, wird eine Energieflussbetrachtung von verschiedenen zu berücksichtigenden Energieformen vorgeschlagen, welche dann als Basis für einen ganzheitlichen Ansatz dienen, in welchem letztendlich eine optimale Kompromisslösung angezeigt wird. Es gilt somit der allgemeine Ansatz, eine später durchzuführende Konstruktion auf Erkenntnisse einer vorgeschlagenen Form der Energieflussbetrachtung zu stützen. Die vorgeschlagenen Geometrieoptimierungsvorgänge basieren dabei auf technisch realisierbaren Annahmen, sodass kompatible Ergebnisse für weitere Entwicklungs- und/oder Fertigungsaufgaben bereitgestellt werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung von einem Computerprogrammprodukt 10 zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9. Solch ein Computerprogrammprodukt 10 kann beispielsweise eine Schnittstellenvorrichtung 12 umfassen, welche es ermöglicht, das Computerprogrammprodukt 10 mit nicht näher dargestellten messenden Komponenten eines ebenfalls nicht näher gezeigten Systems zur Erstellung von Realisierungskonzepten für Bauteilgeometrien unter Berücksichtigung verschiedener physikalischer Energieflüsse zu koppeln. Solch eine Schnittstellenvorrichtung 12 kann beispielsweise zumindest eine benutzerdefiniert anpassbare Schnittstelle 14 umfassen. Das Computerprogrammprodukt 10 kann beispielsweise auf einer Steuer- und Recheneinheit 16 ausführbar hinterlegt sein, wobei jegliche nicht näher dargestellte Komponenten in dieser Steuer- und Recheneinheit 16 vorgesehen sein können, welche es einem Anwender des Computerprogrammprodukts 10 erlauben, das zugehörige Verfahren zu steuern beziehungsweise mit den nötigen Eingaben zu versorgen. Beispielsweise kann solch eine Steuer- und Recheneinheit 16 zumindest eine Anzeigenvorrichtung 18 umfassen, sodass die entsprechenden Zwischenergebnisse und Realisierungskonzepte von dem Verfahren einem Anwender zu jeder Zeit anzeigbar sind. Solch eine Anzeigenvorrichtung 18 kann beispielsweise wenigstens einen Monitor oder dergleichen umfassen.
3 zeigt eine schematische Darstellung von einem Bauraum 20 mit jeweils dargestellten Energieflüssen 22, 24, 26 von unterschiedlichen Energieformen. Der dargestellte erste Energiefluss 22 verdeutlicht eine potentielle Energie als Last-/Kraftübertragung. Der dargestellte zweite Energiefluss 24 verdeutlicht eine kinetische Energie als Stofftransport, beispielsweise von Wasserstoff zur Versorgung einer Brennstoffzelle. Der dargestellte dritte Energiefluss 26 verdeutlicht eine Wärmeenergie als Wärmetransport, wobei in der 3 zwei mögliche Varianten angezeigt werden. Es ist vorstellbar, dass weitere Energieflüsse von weiteren Energieformen vorgesehen werden. Beispielsweise ist es vorstellbar, dass zumindest eine elektrische Leitung für einen elektrischen Energiefluss vorgesehen wird. Der gezeigte Bauraum 20 kann ein Ausschnitt aus einer Unterbodenkonstruktion eines Fahrzeugs sein, welches mittels Wasserstoff betrieben wird. Die verschieden dargestellten zugehörigen Linien von den dargestellten Energieflüssen 22, 24, 26 von unterschiedlichen Energieformen verdeutlichen jeweilige optimale Energieflussverläufe in dem maximal zur Verfügung gestellten Bauraum 20. Diese jeweiligen Ideallinien können beispielsweise sich gegenseitig kreuzen, sodass in diesen dargestellten potenziellen Konfliktbereichen 28 ungewollte Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Energieflüssen 22, 24, 26 auftreten können. Um die jeweiligen Ideallinien sind Konstruktionsbereiche 30 innerhalb des Bauraums 20 dargestellt, in denen zusätzliche Anforderungen für diese Energieflüsse 22, 24, 26 einzuhalten sind. Diese zusätzliche Anforderungen können dabei in variable und feste Anforderungen unterteilt werden, wobei die variablen Anforderungen beziehungsweise zugehörige Parameter in diesem Konstruktionsbereich 30 variieren können und die festen Anforderungen beziehungsweise zugehörige Parameter in diesem Konstruktionsbereich 30 feste Werte aufweisen müssen. Unter Berücksichtigung dieser Anforderungen ist es mittels des vorgestellten Verfahrens beispielsweise mittels solch eines visualisierten Energieflussschaubildes möglich, die verschiedenen Realisierungskonzepte und die zugehörigen Geometrievorgaben anzuzeigen. Dies kann in einer zusammengefassten Weise oder heruntergebrochen auf die einzelnen Disziplinen vollzogen werden. Mit anderen Worten sind jeweilige Zwischenschritte und zugehörige Zwischenergebnisse in der vorgestellten Form anzeigbar und bereitstellbar.
4 zeigt eine schematische Darstellung von möglichen Realisierungskonzepten basierend auf dem Bauraum 20 mit den jeweils dargestellten Energieflüssen 22, 24, 26 von unterschiedlichen Energieformen von 3. Es gelten die gleichen Bezugszeichen wie in 3, sodass diese an dieser Stelle nicht gesondert eingeführt werden. Bezogen auf die Bildebene zeigt das Schaubild oben links ein Beispiel für ein Realisierungskonzept, in welchem der potenzielle Konfliktbereich 28, welcher an dieser Stelle in 3 dargestellt ist, mittels einer Vermeidungsstrategie aufgelöst wird. Der zweite Energiefluss 24 wird dabei in den Grenzen der variablen Anforderungen unter Berücksichtigung der festen Anforderungen derart umgeleitet, dass der potenzielle Konfliktbereich 28 entschärft wird. Mit anderen Worten wird der zweite Energiefluss 24 an der Stelle des potenziellen Konfliktbereichs 28 derart umgeleitet, dass eine ungewünschte Überlagerung beziehungsweise eine ungewünschte Wechselwirkung der Energieflüsse 24, 26 der verschiedenen Energieformen vermieden wird.
Bezogen auf die Bildebene zeigt das Schaubild oben rechts ein Beispiel für ein Realisierungskonzept, in welchem der potenzielle Konfliktbereich 28, welcher an dieser Stelle in 3 dargestellt ist, mittels einer Separierungsstrategie aufgelöst wird. Der zweite Energiefluss 24 wird dabei in den Grenzen der variablen Anforderungen unter Berücksichtigung der festen Anforderungen derart aufgeteilt, dass der potenzielle Konfliktbereich 28 entschärft wird. Mit anderen Worten wird der zweite Energiefluss 24 an der Stelle des potenziellen Konfliktbereichs 28 derart aufgeteilt (in dem dargestellten Beispiel in zwei Flüsse), dass eine ungewünschte Überlagerung beziehungsweise eine ungewünschte Wechselwirkung der Energieflüsse 24, 26 der verschiedenen Energieformen vermieden wird.
Bezogen auf die Bildebene zeigt das Schaubild unten links ein Beispiel für ein Realisierungskonzept, in welchem der potenzielle Konfliktbereich 28, welcher an dieser Stelle in 3 dargestellt ist, mittels einer Integrationsstrategie aufgelöst wird. Der zweite Energiefluss 24 wird dabei in den Grenzen der variablen Anforderungen unter Berücksichtigung der festen Anforderungen derart zumindest bereichsweise integriert, dass der potenzielle Konfliktbereich 28 entschärft wird. Mit anderen Worten wird der zweite Energiefluss 24 an der Stelle des potenziellen Konfliktbereichs 28 derart zumindest bereichsweise integriert, dass eine ungewünschte Wechselwirkung der Energieflüsse 24, 26 der verschiedenen Energieformen vermieden wird.
Bezugszeichenliste

10: Computerprogrammprodukt
12: Schnittstellenvorrichtung
14: Schnittstelle
16: Steuer- und Recheneinheit
18: Anzeigenvorrichtung
20: Bauraum
22: erster Energiefluss
24: zweiter Energiefluss
26: dritter Energiefluss
28: potenzieller Konfliktbereich
30: Konstruktionsbereich
100: Verfahrensablaufdiagramm
110: erster Verfahrensschritt
120: zweiter Verfahrensschritt
130: dritter Verfahrensschritt
140: vierter Verfahrensschritt
150: fünfter Verfahrensschritt
160: sechster Verfahrensschritt
170: siebter Verfahrensschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2014/0214370 A1 [0006]
US 2016/0179998 A1 [0007]
US 2019/0094481 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Erstellung von Realisierungskonzepten für Bauteilgeometrien unter Berücksichtigung verschiedener physikalischer Energieflüsse umfassend die folgenden Schritte: • Bestimmen eines maximal zur Verfügung stehenden Bauraums für eine zumindest einteilige Bauteilgeometrie mit mindestens zwei sich in Bezug auf Energieflüsse (22, 24, 26) einer jeweiligen Energieform unterscheidenden Funktionen; • Bestimmen von physischen und benutzerdefinierten Anforderungen der zumindest einteiligen Bauteilgeometrie zumindest in Bezug auf die festgelegten mindestens zwei Funktionen; • Bestimmen von optimalen Energieflussverläufen der jeweiligen Energieform in den Grenzen des maximal zur Verfügung stehenden Bauraums, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfasst: • Unterteilung der Anforderungen in variable und feste Anforderungen hinsichtlich von zumindest einem jeweilig zugehörigen Parameter der jeweiligen Anforderung; • Bestimmen von gegenseitigen Wechselwirkungen der jeweils bestimmten optimalen Energieflussverläufe; • Verknüpfen der jeweils bestimmten optimalen Energieflussverläufe unter Berücksichtigung der gegenseitigen Wechselwirkungen mit den variablen und festen Anforderungen, sodass ein erstes Realisierungskonzept in Form einer ersten Geometrievorgabe für die zumindest einteilige Bauteilgeometrie bereitgestellt wird; • Anzeigen von wenigstens einem veränderbaren Bereich in der ersten Geometrievorgabe basierend auf zumindest einen jeweilig zugehörigen Parameter der variablen Anforderungen, sodass zumindest ein alternatives zweites Realisierungskonzept in Form einer zweiten Geometrievorgabe für die zumindest einteilige Bauteilgeometrie bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die physischen und benutzerdefinierten Anforderungen aus wenigstens einem der folgenden konventionellen Entwicklungsschritte der zumindest einteiligen Bauteilgeometrie abgeleitet wird: Verwenden von Anforderungslisten, Funktionsstrukturen, Produktarchitekturen, Konstruktionsdaten, Recherchen, Simulationsdaten von Vorgängerprodukten, Durchführen von Expertengesprächen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die jeweiligen Energieformen zumindest ausgewählt sind aus: potentielle Energie als Last-/ Kraftübertragung, kinetische Energie als Stofftransport, Wärmeenergie als Wärmetransport.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die jeweiligen optimalen Energieflüsse (22, 24, 26) der jeweiligen Energieform in den Grenzen des maximal zur Verfügung stehenden Bauraums als dreidimensionale Energieverläufe und/oder als Energieflussschaubild visualisiert und bereitgestellt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der wenigstens eine veränderbare Bereich in der ersten Geometrievorgabe bezogen auf zumindest einen Energieflussverlauf einer jeweiligen Energieform angezeigt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der wenigstens eine veränderbare Bereich in unterschiedlichen Sensitivitätszonen angezeigt wird und wobei Wechselwirkungen der jeweils bestimmten optimalen Energieflussverläufe in Abhängigkeit von möglichen Varianten des ersten Realisierungskonzepts in Form der ersten Geometrievorgabe basierend auf zumindest einen jeweilig zugehörigen Parameter der variablen Anforderungen mittels einer benutzerdefinierten Eingabe als Zuordnung in diese unterschiedlichen Sensitivitätszonen angezeigt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zum Bestimmen von optimalen Energieflussverläufen der jeweiligen Energieform in den Grenzen des maximal zur Verfügung stehenden Bauraums zumindest teilweise wenigstens eines der folgenden Hilfsprogramme verwendet wird: Hilfsprogramm umfassend Berechnungsmethoden und/oder Modellierung basierend auf neuronalen Netzen, Hilfsprogramm umfassend Komponenten der KI, Hilfsprogramm umfassend Finite Element Methoden, Expertengespräch.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zum Bestimmen von physischen und benutzerdefinierten Anforderungen der zumindest einteiligen Bauteilgeometrie in Bezug auf die festgelegten mindestens zwei Funktionen zumindest teilweise wenigstens eines der folgenden Hilfsprogramme verwendet wird: Hilfsprogramm umfassend Berechnungsmethoden und/oder Modellierung basierend auf neuronalen Netzen, Hilfsprogramm umfassend Komponenten der KI, Hilfsprogramm umfassend Finite Element Methoden, Expertengespräch.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zum Bestimmen von gegenseitigen Wechselwirkungen der jeweils bestimmten optimalen Energieflussverläufe und/oder zum Verknüpfen der jeweils bestimmten optimalen Energieflussverläufe unter Berücksichtigung der gegenseitigen Wechselwirkungen mit den variablen und festen Anforderungen und/oder zum Anzeigen von wenigstens einem veränderbaren Bereich in der ersten Geometrievorgabe basierend auf zumindest einen jeweilig zugehörigen Parameter der variablen Anforderungen zumindest teilweise wenigstens eines der folgenden Hilfsprogramme verwendet wird, sodass zumindest ein alternatives zweites Realisierungskonzept in Form einer zweiten Geometrievorgabe für die zumindest einteilige Bauteilgeometrie zum Zwecke einer Lösung von als kritisch anzusehenden Wechselwirkungen jeweiliger Energieflüsse bereitgestellt wird: Hilfsprogramm umfassend Berechnungsmethoden und/oder Modellierung basierend auf neuronalen Netzen, Hilfsprogramm umfassend Komponenten der KI, Hilfsprogramm umfassend Finite Element Methoden, Expertengespräch.
Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.