Ein Beitrag zur interdisziplinären Prozessintegration und automatischen Mehrzieloptimierung am Beispiel einer Verdichterrotorschaufel

Die vorgelegte Arbeit zeigt die Möglichkeit auf, einen in der Industrie etablierten interdisziplinären Auslegungsprozess von Triebwerksschaufeln zu automatisieren und in eine Mehrzieloptimierung mit Kriterien aus den unterschiedlichen Disziplinen einzubinden, um auf diese Art und Weise bessere Schaufelentwürfe zu finden. Dabei werden alle derzeit verwendeten Auslegungsprogramme soweit wie möglich beibehalten um einen zertifizierten Auslegungs- und Produktionsprozess abbilden und auf einen erneuten Validierungsprozess verzichten zu können. Zur Bewertung der Ergebnisse werden die gefundenen Schaufelentwürfe mit bereits ausgelegten Schaufeln verglichen. Für die notwendige Automatisierung werden Möglichkeiten gefunden, um interaktive Prozesse, die bisher durch Anwender bedient und gesteuert wurden, zu automatisieren. Dies trifft besonders für den konstruktiven Bereich und den Simulationsbereich zu, da dort hauptsächlich grafische Benutzeroberflächen, so genannte GUI´s (Graphical User Interfaces), zum Einsatz kommen. Eine weitere Schwierigkeit ist, dass bei dem Auslegungsprozess verschiedenste Programme zur Anwendung kommen, um die verschiedenen Komponenten einer Triebwerksschaufel zu erzeugen und zu analysieren Ein Großteil dieser Programme hat jedoch keine direkten Schnittstelle für einen automatischen Datenaustausch bzw. –transfer. Zusätzlich existiert eine Vielzahl von Parametern, die die Form und Eigenschaften einer Triebwerksschaufel beeinflussen, was sich nachteilig auf die Dauer der Optimierung auswirken kann. Für diese Problemstellungen werden Lösungsansätze wie Schnittstellendefinition und Möglichkeiten der Parameterreduktion aufgezeigt. Um die Leistungsfähigkeit der erfolgten Automatisierung zu demonstrieren wird eine Optimierung durchgeführt. Dafür werden die Erfahrung der Ingenieure und deren Bewertungskriterien, ob ein Schaufelentwurf den Ansprüchen genügt oder nicht, erfasst und in mathematische Gleichungen überführt.