Gekoppelter Entwurf selektiv nachgiebiger Mechanismen und Aktoren

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Hasse
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447817702

Aktive mechanische Systeme bestehen aus einem passiven mechanischen System (Mechanismus) und einem Aktorsystem. Dabei befasst sich dieser Antrag mit dem Sonderfall, in dem der Mechanismus ein nachgiebiger Mechanismus ist. Nachgiebige Mechanismen bilden die Funktion konventioneller Mechanismen ab, verzichten dabei aber grundsätzlich auf bewegliche Bauteile (Lager, Führung und Gelenke); stattdessen basiert deren Funktion auf der gezielten Verformung elastischer Bereiche.Nachgiebige Systeme werden in aller Regel auf der Basis einer Optimierungsaufgabe entworfen. Zahlreiche Aspekte sprechen dafür, eine solche Methodik auf den Entwurf des dazugehörigen Aktorsystems auszuweiten:1) Nachgiebige Systeme verfügen über flexible Bereiche, die nur bedingt geeignet sind, durch konzentrierte Kräfte belastet zu werden – eine Analyse lokaler Deformationen bzw. der Anregung unerwünschter Verformungskomponenten muss beim Entwurf des Aktorsystems vorgenommen werden, was mit vertretbarem Aufwand nur im Rahmen einer Optimierung geschehen kann;2) Nachgiebige Systeme bieten (oder in manchen Fällen sogar erfordern) die Möglichkeit einer verteilten Aktivierung. Die Gestaltung eines verteilten Aktorsystems ist zu komplex, um ohne die Hilfe formeller Optimierungsverfahren bewältigt zu werden;3) Durch die Kopplung der Entwürfe von Mechanismus und Aktor, die sich bei der Integration in ein Optimierungsproblem ergibt, können Synergien genutzt werden. Es ist insbesondere möglich, die lasttragenden Eigenschaften der Aktoren (besonders bei Festkörperaktorik) in das mechanische Design zu integrieren.In der Literatur sind zwar zahlreiche Ansätze zur Optimierung von Aktorsystemen dokumentiert; sie sind aber für die oben erwähnte Zielsetzung einer integrierten Optimierung von Aktor und nachgiebigem Mechanismus wenig geeignet. Mithilfe des vorliegenden Projekts soll ein Betrag zur Lösung der Problemstellung in Form einer optimierungsbasierten Entwurfsmethode für aktive Nachgiebige Systeme geleistet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen