Graph-based optimization for manufacturability of bifurcated sheet metal parts

In der vorliegenden Dissertation wurden Graphen-basierte Algorithmen entwickelt, um topologisch optimierte Blechprofile hinsichtlich ihrer Fertigbarkeit weiter zu optimieren. Dabei werden Topologie-optimierte Produktstrukturen verwendet, welche in der Regel jedoch sehr komplex sind und hinsichtlich ihrer Fertigbarkeit adaptiert werden müssen. Dazu sind eine hohe Anzahl an Bearbeitungsschritten und Iterationen notwendig. Um die Anzahl der Iterationen zu verringern, wurde ein fertigungsorientierter Optimierungsalgorithmus entwickelt, mit dessen Hilfe das Profil hinsichtlich der Fertigungsrestriktionen und fertigungsgerechten Gestaltungsrichtlinien automatisiert angepasst wird. Zunächst werden die Gestaltungsrichtlinien und Fertigungsrestriktionen formalisiert. Das Ziel ist eine fertigungsorientierte Optimierung der Profilstruktur. Zur Optimierung werden Graphen-theoretische Ansätze verfolgt. Darauf aufbauend werden die Zyklen im Profilgraphen mit einem Suchalgorithmus ermittelt und gespeichert, da sie das Äquivalent zu möglichen funktionalen Profilkammern des realen Produktes repräsentierten. Es werden Kanten- und eine Zyklenreduktionen für alle Kanten und Zyklen, welche nicht den Restriktionen genügen, durchgeführt. Eigens definierte Prioritätsregeln sorgen für eine konsistente Profilstruktur. Anhand des im SFB 666 entwickelten Demonstrators eines Fassadenreinigers wurde das Optimierungskonzept validiert. Die parametrisierte Durchführung der Graphen-basierten Optimierung ermöglicht eine Reihe neuer Anwendungen, da nach Anpassungen von Randbedingungen und Parametern die Reduktionsalgorithmen auch auf andere Produktstrukturen und Fertigungsverfahren angewandt werden können.