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Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung (SOP)5 ECTS (englische Bezeichnung: Structural Optimization in virtual product development)
Modulverantwortliche/r: Ralf Meske Lehrende:
Ralf Meske
Startsemester: |
SS 2022 | Dauer: |
1 Semester | Turnus: |
jährlich (SS) |
Präsenzzeit: |
60 Std. | Eigenstudium: |
90 Std. | Sprache: |
Deutsch |
Lehrveranstaltungen:
Inhalt:
- Einführung in die Strukturoptimierung
Mathematische Grundlagen
Bestimmung von Systemantworten und Sensitivitäten
Optimierung mit Excel
Parameteroptimierung mit gradientenbasierten Algorithmen
Formoptimierung
Topologieoptimierung
Globale Approximationsmethoden
Globale Optimierungsalgorithmen
Lernziele und Kompetenzen:
Die Studierenden
- Wissen
- Die Studierenden kennen die unterschiedlichen Methoden zur Strukturoptimierung im Rahmen der virtuellen Produktentwicklung.
Sie verstehen die mathematischen Grundlagen der unterschiedlichen Optimierungsverfahren.
Sie erkennen das wirtschaftliche Potential einer optimierungsbasierten Entwicklungsmethodik hinsichtlich Entwicklungszeit und Entwicklungskosten.
- Verstehen
- Die Studierenden verstehen die Definition einer Optimierungsaufgabe mit Zielfunktion(en), Nebenbedingungen und Designvariablen.
Sie können Einschränkungen aus der Fertigung durch passende Fertigungsnebenbedingungen in der Optimierung berücksichtigen.
Sie verstehen die Möglichkeiten und Einschränkungen der unterschiedlichen Optimierungsverfahren.
- Anwenden
-
- Analysieren
- Die Studierenden können für unterschiedliche Anwendungsfälle das jeweils am besten geeignete Optimierungsverfahren identifizieren und dessen Vorteile gegenüber anderen Verfahren benennen.
Sie können eine Abschätzung über die Anzahl an Funktionsauswertungen und der erwarteten Laufzeit des gewählten Verfahrens treffen.
Sie können beurteilen, wann eine Optimierungslösung Vorteile gegenüber einer ingenieurmäßigen Verbesserung bringt.
Sie wissen, wie ein Optimierungsergebnis in ein fertigungsgerechtes Design umgesetzt werden kann.
- Evaluieren (Beurteilen)
- Die Studierenden können die Ergebnisse verschiedener Optimierungsverfahren kritisch vergleichen, den Einfluss der gewählten Optimierungsstrategie beurteilen und qualifizierte Aussagen über die Güte des Ergebnis und seiner Realisierbarkeit machen.
- Erschaffen
- Die Studierenden sind in der Lage, die ihnen bekannten Verfahren für neue Probleme zu adaptieren und zu erweitern.
Literatur:
- L. Harzheim. Strukturoptimierung: Grundlagen und Anwendungen. Harri Deutsch 2014
M. P. Bendsoe, O. Sigmund. Topology Optimization: Theory, Methods and Applications. Springer 2002
K.-J. Bathe. Finite-Elemente-Methoden, Springer 2001
Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan: Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:
- Computational Engineering (Master of Science)
(Po-Vers. 2016w | TechFak | Computational Engineering (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Solid Mechanics and Dynamics | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science)
(Po-Vers. 2013 | TechFak | Computational Engineering (Rechnergestütztes Ingenieurwesen) (Master of Science) | Gesamtkonto | Wahlpflichtbereich Technisches Anwendungsfach | Solid Mechanics and Dynamics | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- International Production Engineering and Management (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2020s | TechFak | International Production Engineering and Management (Bachelor of Science) | International Production Engineering and Management (Studienbeginn SS 2020) | Gesamtkonto | Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- International Production Engineering and Management (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2020w | TechFak | International Production Engineering and Management (Bachelor of Science) | International Production Engineering and Management (Studienbeginn WS 2020/21) | Gesamtkonto | Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- International Production Engineering and Management (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2022s | TechFak | International Production Engineering and Management (Bachelor of Science) | International Production Engineering and Management (Studienbeginn SS 2022) | Gesamtkonto | Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- International Production Engineering and Management (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2022w | TechFak | International Production Engineering and Management (Bachelor of Science) | International Production Engineering and Management (Studienbeginn WS 2021/22) | Gesamtkonto | Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- Maschinenbau (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009w | TechFak | Maschinenbau (Bachelor of Science) | Maschinenbau | Gesamtkonto | Wahlmodule | Technische Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- Maschinenbau (Master of Science)
(Po-Vers. 2007 | TechFak | Maschinenbau (Master of Science) | Studienrichtungen Allgemeiner Maschinenbau, Fertigungstechnik, und Rechnergestützte Produktentwicklung | Gesamtkonto | Wahlmodule | Technische Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- Mechatronik (Master of Science)
(Po-Vers. 2012 | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Mechatronik (Studienbeginn bis 30.09.2020) | Gesamtkonto | M3 Technische Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- Mechatronik (Master of Science)
(Po-Vers. 2020w | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Mechatronik (Studienbeginn ab 01.10.2020) | Gesamtkonto | M3 Technische Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- Mechatronik (Master of Science)
(Po-Vers. 2021w | TechFak | Mechatronik (Master of Science) | Mechatronik (Studienbeginn ab 01.10.2021) | Gesamtkonto | M3 Technische Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009 | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science) | Studienrichtung Informations- und Kommunikationssysteme | weiterer Bachelorprüfungen | Ingenieurwissenschaftlicher Bereich | Wahlbereich | Technische Wahlmodule | Technische Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2009 | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science) | Studienrichtung Maschinenbau | weitere Bachelorprüfungen | Ingenieurwissenschaftlicher Bereich | Wahlbereich | Technische Wahlmodule | Technische Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2018w | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science) | Studienrichtung Maschinenbau (Studienbeginn ab 01.10.2018) | Gesamtkonto | Technische Wahlmodule und Hochschulpraktikum | Technische Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science)
(Po-Vers. 2018w | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor of Science) | Studienrichtung Elektrotechnik (Studienbeginn ab 01.10.2018) | Gesamtkonto | Technische Wahlmodule und Hochschulpraktikum | Technische Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)
(Po-Vers. 2009 | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science) | Masterstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen (bis 30.09.2018) | Gesamtkonto | Ingenieurwissenschaftliche Studienrichtungen | Technische Wahlmodule | Technische Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)
(Po-Vers. 2018w | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science) | Masterstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen (Studienbeginn ab 01.10.2018) | Gesamtkonto | Studienrichtung Maschinenbau | Technische Wahlmodule und Hochschulpraktikum | Technische Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)
(Po-Vers. 2018w | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science) | Masterstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen (Studienbeginn ab 01.10.2018) | Gesamtkonto | Studienrichtung Elektrotechnik | Technische Wahlmodule und Hochschulpraktikum | Technische Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)
(Po-Vers. 2021w | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science) | Masterstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen Studienrichtung Elektrotechnik (Studienbeginn ab 01.10.2021) | Studienrichtung Elektrotechnik | Technische Wahlmodule und Hochschulpraktikum | Technische Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
- Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science)
(Po-Vers. 2021w | TechFak | Wirtschaftsingenieurwesen (Master of Science) | Masterstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen Studienrichtung Maschinenbau (Studienbeginn ab 01.10.2021) | Studienrichtung Maschinenbau | Technische Wahlmodule und Hochschulpraktikum | Technische Wahlmodule | Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung)
Studien-/Prüfungsleistungen:
Strukturoptimierung in der virtuellen Produktentwicklung (Prüfungsnummer: 830631)
(englischer Titel: Structural optimization in virtual product development)
- Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet, 5 ECTS
- Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %
- Erstablegung: SS 2022, 1. Wdh.: WS 2022/2023
1. Prüfer: | Paul Steinmann |
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