Leichtbauoptimierung von Strukturen für Hochleistungsrennyachten auf der Basis von pennaten Diatomeen Schalen
Die Rumpfversteifung für die Rennyacht „42 PLU“ von judel/vrolijk & co konnte als parametrisches CAD-Modell entwickelt werden. Als biologisches Leichtbauvorbild diente dabei die Schalengeometrie der Diatomee Fragilariopsis kerguelensis, die aufgrund ihrer hohen Bruchresistenz, sowie der bootsförmigen Grundgeometrie ausgewählt wurde. Abstrahierte Strukturen wurden über acht Designvariablen modifizierbar in die Rumpfhülle eingebracht. Ziel war die Gewichtsoptimierung des Modells nach dem Evolutionary Light Structure Engineering-Verfahren (ELiSE). Für die Optimierung dieses Modells wurden Softwarekomponenten für die CAD-Modellerstellung, die automatische Vernetzung, die FE- Berechnung sowie die Parametervariation nach der Adaptive Response Surface Method (ARSM) über Skriptanweisungen zu einer Optimierungsschleife kombiniert. Die Funktionalität dieses Aufbaus konnte anhand der Gewichtsoptimierung eines einseitig eingespannten, biegebelasteten Vierkant-Hohlprofils mit inneren Streben demonstriert werden. Die Ausgestaltung der Verstrebung konnte über vier Designvariablen verändert werden. Bei einer vorgegebenen maximal zulässigen Absenkung aufgrund der Belastung wurde nach 15 Iterationen die Leichtbauoptimierung erfolgreich beendet. Durch den modularen Aufbau der Optimierungsschleife konnte eine Basis geschaffen werden, die durch Anpassung der Arbeitsparameter auch für weitere Optimierungsvorhaben genutzt werden kann.