Generatives Design für die ganzheitliche Synthese ebener ungleichmäßig übersetzender Getriebe unter Berücksichtigung funktionaler und nicht-funktionaler Anforderungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Burkhard Corves; Professor Dr.-Ing. Arun Nagarajah
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 574696223

Ebene ungleichmäßig übersetzende Getriebe (U-Getriebe) finden, von Möbelscharnieren bis hin zu Robotern und Fertigungsanlagen, weitreichend Anwendung. Trotz der Verbreitung preiswerter Servomotoren bleibt in der Textil- und Verpackungsindustrie weiterhin hoher Bedarf an U-Getrieben, da sie hohe Taktzahlen und energiesparende Lösungen bieten. Im Rahmen der Getriebesynthese werden U-Getriebe entwickelt, welche die für einen Prozess oder andere technische Einrichtung gegebenen Anforderungen erfüllen. Klassischerweise erfolgt die Auslegung in zwei Schritten: Struktursynthese und Maßsynthese. Beide Syntheseschritte stellen jeweils für sich eine Herausforderung dar. Daher bedarf es zur Auslegung die Kombination aufeinander abgestimmter Synthese- und Optimierungsverfahren, sowie Erfahrung und tiefgreifendes getriebetechnisches Fachwissen der Produktentwickler*innen, dass gerade durch den Fachkräftemangel nicht mehr vorhanden ist. Dieser Mangel an Fachwissen führt dazu, dass Produktentwickler*innen nicht alle Einschränkungen an das Getriebe überblicken, die sich aus den vorhandenen Anforderungen vor allem auch implizit ergeben. Daher können bestimmte vorgegebene Bewegungsanforderungen den Lösungsraum der Struktursynthese im Voraus stark beschränken. Um sich an stetig wachsende und unbeständige Anforderungen anzupassen, werden agile und schnelle Entwicklungsprozesse benötigt. Die klassische Getriebesynthese in zwei Schritten, ohne Betrachtung der bekannten sowie als auch der implizierten Anforderungen in ihrer Gesamtheit, angewendet auf moderne Konstruktionsaufgaben, führt unvermeidlich zu erheblichen Abstrichen bezüglich der Qualität der Endergebnisse und zu einem bedeutend verlangsamten Konstruktionsprozess. Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz, gerade mit den sich in den letzten Jahren stark entwickelnden Generativen KIs und Tiefen Neuronalen Netzen, kann eine ganzheitliche Synthese ebener U-Getriebe für praxisnahe Aufgabenstellungen ermöglichen, ohne dass tiefgreifendes Fachwissen von Getriebetechniker*innen erforderlich ist, wobei die initialen Anforderungen nicht in ihrer implizierten Vollständigkeit bekannt sein müssen. Die Antragssteller gehen davon aus, dass unter Voraussetzung eines allgemeingültigen Datensatzes möglichst vieler verschiedener Getriebe, inklusive deren detaillierter Analyse, der vollständige Syntheseprozess durch ein einzelnes KI-System vollzogen werden kann. Weiterhin soll gezeigt werden, dass als Ersatz für die klassische Zweiteilung des Syntheseprozesses, eine ganzheitliche Betrachtung verschiedenste Vorteile mit sich bringt. Die folglich in diesem Vorhaben zu untersuchenden Forschungslücken enthalten die nötige Erzeugung eines Datensatzes sinnvoller Lösungen unter Berücksichtigung möglicher Anforderungen, KI-basierte Synthese unter Vereinigung von Struktur- und Maßsynthese, automatische Bewertung generierter Getriebe hinsichtlich der Anforderungen und automatische Vervollständigung unvollständiger Initialanforderungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen