Konstruktion & Optimierung

Ingenieurtechnische Analysen unterstützen die Auslegung und Optimierung von Bauteilen und Systemen – von der Konzeptentwicklung bis zur Leistungssteigerung.

Parameterstudien, Sensitivitätsanalysen und Optimierungsschleifen dienen der Bewertung des Einflusses von Geometrie, Werkstoffwahl und Belastungsbedingungen.

Die Optimierung erfolgt über manuelle Variantenuntersuchungen, automatisierte Workflows oder mehrparametrische Simulationsansätze – mit dem Ziel, Lebensdauer, Gewicht und Funktionalität anwendungsspezifisch zu verbessern.

Schlüsselkompetenzen

Konstruktions- und regelwerkskonforme Nachweise
Bewertung von Bauteilen, Baugruppen, Verbindungen und Stützstrukturen
Topologie- und Formoptimierung – zur Gewichtsreduktion und Steifigkeitssteigerung
Mehrparameterstudien – Sensitivitätsanalysen und automatisierte Kalibrierung
Kompromiss zwischen Gewicht und Leistung – Balance aus Festigkeit, Masse und Herstellbarkeit
Robustheitsbewertung – unter Berücksichtigung von Toleranzen, Abweichungen und Laststreuungen

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Ingenieurkompetenz, Auslegung und Bewertung

Bauteile, Baugruppen, Schraub- und Schweißverbindungen, Dichtungssysteme und Tragstrukturen werden konstruiert und bewertet – einschließlich Nachweisen zu Ermüdung, Kriechverhalten und Spannungen gemäß den einschlägigen Regelwerken. Die ingenieurtechnische Unterstützung umfasst die Integration an Schnittstellen, die Optimierung von Performance und Lebensdauer sowie die Abstimmung auf Montage- und Kostenziele. Entwicklungsprozesse werden in enger Zusammenarbeit mit den Designteams der Kunden begleitet – basierend auf umfassender Erfahrung aus internationalen F&E-Projekten.

Beispiel: Auslegung und Bewertung eines Gewebedichtungssystems am Austritt der Brennkammer einer Gasturbine – mit Fokus auf Schnittstellenkompatibilität sowie Performance-, Lebensdauer-, Montage- und Kostenoptimierung. Einschließlich Projektkoordination und Design-Review-Unterstützung in Zusammenarbeit mit dem OEM-Kunden.

Topologieoptimierung

Ermöglicht eine effiziente Materialverteilung durch die Ermittlung optimaler Strukturverläufe innerhalb eines definierten Bauraums – basierend auf Lastpfaden, Randbedingungen und Zielvorgaben hinsichtlich der Leistungsfähigkeit. Diese Methode unterstützt Gewichtsreduktion, Steifigkeitssteigerung und funktionale Integration – und dient häufig als Grundlage für die additive Fertigung.

Beispiel: Topologieoptimierung einer GT-Stütze zur Gewichtsreduzierung bei gleichzeitiger Einhaltung der Steifigkeitsanforderungen – unter Berücksichtigung von Lastpfaden, Anbindungspunkten und Fertigungsrestriktionen.

Designoptimierung und Parameteranpassung (Kalibrierung)

Unterstützt die Identifikation optimaler Designparameter durch automatisierte und adaptive Optimierungsworkflows. Basierend auf vorgelagerten Sensitivitätsanalysen werden die einflussreichsten Parameter für eine Pre-Optimierung mittels Antwortflächen oder Metamodellen ausgewählt. Algorithmen – gesteuert über Wizard-gestützte Verfahren – wie gradientenbasierte Methoden, evolutionäre Strategien oder benutzerdefinierte Ansätze, ermöglichen die gezielte Auswahl optimaler Konfigurationen bei mehreren Zielgrößen.

Beispiel: Parameteridentifikation und Optimierung eines Turbinenabgasmoduls – Kalibrierung von Materialeigenschaften und Randbedingungen zur Abbildung des in Versuchsdaten beobachteten thermischen Verhaltens.

Optimierung - Kompromiss zwischen Gewicht und Leistung

Ermöglicht fundierte Konstruktionsentscheidungen, die strukturelle Haltbarkeit, Materialeffizienz und Fertigungskosten in Einklang bringen. Mithilfe von Simulationen wird bewertet, wie sich Änderungen in Geometrie, Blechdicke oder Versteifungsanordnung auf Festigkeit, Steifigkeit und Gewicht auswirken. Dieser Ansatz ist besonders wertvoll für geschweißte Konstruktionen, bei denen Gewichtsreduktionen die Leistungsfähigkeit unter dynamischer oder druckbedingter Belastung nicht beeinträchtigen dürfen.

Beispiel : Optimierung eines geschweißten Blechkanalkanals – Reduzierung der Rippenstärke bei gleichbleibender Widerstandsfähigkeit gegenüber Explosionsdruck, wodurch Material eingespart werden konnte, ohne die strukturelle Integrität zu beeinträchtigen.

Robustheitsbewertung

Ermittelt den Einfluss von Streuungen und Unsicherheiten in Designparametern, Fertigungstoleranzen und Umgebungsbedingungen auf die Produktleistung. Die Robustheitsanalyse identifiziert die kritischsten streuenden Variablen und nutzt algorithmusbasierte Workflows zur Bewertung von Zuverlässigkeit und Leistungskonstanz.

Beispiel: Robustheitsanalyse eines Turbinenabgasgehäuses – Untersuchung des Einflusses von Wanddickenabweichungen und Unsicherheiten in den Randbedingungen auf thermische Spannungsreserven.