Institut für Digitale Materialforschung

Projektziel ist die Entwicklung neuer numerischer Methoden zur Geometrieoptimierung von Bauteilen, deren technische Funktionserfüllung geführte Strömungsprozesse beinhaltet. Zentrales Optimierungsziel ist dabei die Energieeffizienz, die sich in einem möglichst geringen Druckverlust bzw. einem möglichst geringen Strömungswiderstand ausdrückt. Dazu kommen je nach Anwendungsfall eine Reihe weiterer Ziele, z. B. Anforderungen bzgl. der Geschwindigkeitsverteilung in einem bestimmten Strömungsquerschnitt oder eine bestimmte Verteilung der Massenströme in verzweigten Kanälen.
An den Hochschulen Offenburg und Karlsruhe werden daher Topologieoptimierungskriterien und Simulationsmethoden entwickelt, die eine computergestützte Form- und Energieoptimierung von geführten Strömungen ermöglichen. Die anhand von Referenz-Aufgabenstellungen entwickelten Verfahren und Softwareprogramme werden mit Strömungslösern gekoppelt und auf praxisrelevante Bauteile der beteiligten Industriepartner angewandt. Hierbei kommen an den beiden Hochschulen unterschiedliche Ansätze zur Optimierung mit unterschiedlichen methodischen Herangehensweisen und verschiedenen Optimierungsprinzipien zum Einsatz, was sich bereits im laufenden FHprofUnt-Projekt EUdaF als sehr förderlich erwiesen hat. Im Einzelnen sind dies die automatisierte Formoptimierung auf der Basis lokaler Optimalitätskriterien in Offenburg bzw. die Modellierung diffuser Grenzflächen mittels der Phasenfeldmethode in Karlsruhe.
Die Projektergebnisse fließen in neue Produkte und Dienstleistungen im Bereich der virtuellen Produktentwicklung ein und werden auf diese Weise den Kooperationspartnern aus der Wirtschaft sowie zahlreichen weiteren Anwendern zugänglich gemacht, was letztlich der Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen durch energieeffizientere und kostengünstigere Produkte nützt. In den beteiligten Hochschulen entstehen interessante Möglichkeiten zur Weiterqualifikation von Studierenden in Bachelor- und Master-Studiengängen sowie die Möglichkeit für die wissenschaftlichen Mitarbeiter im Projekt, eine Promotion anzufertigen.