Institut für Feinwerktechnik und Elektronik-Design

Technische Universität Dresden
Institut für Feinwerktechnik und
Elektronik-Design

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Optimierung (Sommersemester 2020)

Einschreibung per e-Mail an a.kamusellatu-dresden.de

WICHTIG: Die Nutzung des PC-Pools ist wegen der Corona-Krise nicht möglich!

Teilnehmer an dieser Lehrveranstaltung müssen über einen privaten Zugang zu einem 64-Bit-Windows-Computer verfügen. Auf diesem muss die erforderliche (kostenlos verfügbare) Software installiert und genutzt werden können (Empfohlen: "Mittelklasse"-Computer ab 4 GByte RAM / mindestens Dual-Core-CPU / freie HD >20 GByte). Hinweise zur Nutzung eines Chat-Raums stehen am Ende dieser Seite!

Die Konstruktion feinwerktechnischer Baugruppen und Geräte ist heute ohne den Einsatz des Computers nicht mehr vorstellbar. Oft beschränkt sich dieser Einsatz jedoch noch auf die Nutzung von CAD- und Office-Programmen zum Erstellen der Produkt-Dokumentation.

Die Möglichkeiten der numerischen Simulation von Funktionalität und Belastung werden punktuell nur dort eingesetzt, wo man mit den klassischen Methoden materieller Versuchsmuster an die Grenzen des Bezahlbaren stößt. Das Rationalisierungspotential des "Virtuellen Prototyping" wird damit in der Breite nur unzureichend genutzt.

In noch geringerem Maße finden zur Zeit die Möglichkeiten der numerischen Optimierung Anwendung in der industriellen Praxis. Dabei können gerade aus dem Finden optimaler Lösungen bedeutende ökonomische Effekte resultieren.

Die Lehrveranstaltung soll grundlegende Sichtweisen und Fertigkeiten für die Einbeziehung von numerischer Simulation und Optimierung in den Konstruktionsprozess vermitteln.

Übung "Optimierung eines Magnetantriebs"
Am Beispiel des Antriebs einer Präge-Nadel für einen Blindenschriftpräger übt jeder Teilnehmer der Lehrveranstaltung individuell die systematische Entwicklung eines geeigneten Simulationsmodells. Mit diesem Simulationsmodell soll in einer frühen Phase des Konstruktionsprozesses eine optimale technische Prinziplösung für ein vorgegebenes Wirkprinzip gefunden werden. Nur die mit vorangestellten Stern * markierten Übungsanleitungen sind bisher für die Nutzung im Sommer-Semester 2020 freigegeben!

Einschreibung in Gruppe A (5.DS) per e-Mail an a.kamusellatu-dresden.de :

Praktika-Termine für die Gruppen A+B jeweils donnerstags (1.Wo.) im PC-Kabinett BAR II/20a:		Gr.A 5.DS
*Etappe0	Einführungsbeispiel geregelter DC-Motor (zur vorherigen Einarbeitung in SimulationX!)	Einsendung vor der 1.Etappe!
*Etappe1	Wirkprinzip-Entscheidung (E-Magnet)	09.04.
*Etappe2	Aktor-Dynamik mit Wirbelstrom/Hysterese	23.04.
*Etappe3	Geometrie und Wärme	07.05.
*Etappe4	Probabilistische Simulation	18.06.
*Etappe5	Struktur-Optimierung	02.07.
*Etappe6	Robustoptimierung	16.07.
Workshop	Neue CAE-Technologien (mit Johannes Kaindl, Education Account Manager Engineering, Autodesk GmbH München)	09.07. in 4. oder 5.DS im Raum BAR II/26
↑ .PDF im Notfall!	↑ www.optiyummy.de (bevorzugt nutzen, da mit Zusatz-Info!)	Übungseinschreibung: per e-Mail (Siehe oben!)
Prüfung	Die Ergebnisse der Übungen werden als Abschluss anerkannt!

Dafür wird modernste Software für die Simulation und Optimierung mechatronischer Systeme verwendet:

SimulationX der Firma ESI ITI GmbH Dresden
OptiY der Firma OptiY GmbH in Würzburg

Bereitstellung der Software:
Den Zugang zum Download der zu verwendenden Software erhalten die eingeschriebenen Teilnehmer der Lehrveranstaltung per e-Mail vom Betreuer.

Die für die Praktikumsetappen geforderten Lösungen (á max. 10 Punkte) senden die Teilnehmer vor dem nächsten Übungstermin bzw. innerhalb von 2 Wochen nach der letzten Übung (spätestens 10 Uhr) als Mail an:

Dr.-Ing. Alfred Kamusella: a.kamusellatu-dresden.de
mit Mail-Subject: NACHNAME, VORNAME (n.Etappe)

Verspätete Lösungseinsendungen:
10:00 Uhr → pro angefangenem Tag Verspätung gibt es 1 Minuspunkt!

Theoretische Grundlagen

Eine klassische Vorlesung im Hörsaal zur Vermittlung der theoretischen Grundlagen wird im Rahmen dieser Lehrveranstaltung nicht stattfinden, obwohl dafür 2 Semesterwochenstunden im Stundenplan vorgesehen sind.

In den einzelnen Übungsetappen erfolgen statt dessen Hinweise, welche Schwerpunkte der folgenden Grundlagen-Kapitel aktuell im Selbststudium zu erarbeiten sind:

Phasen des Konstruktionsprozesses
Modellierung und Simulation
2.1. Methodik der Modellentwicklung
2.2. Modellberechnung
Lösungssuche mit numerischer Optimierung
3.1. Transformation von Entwurfsproblemen in Optimierungsaufgaben
3.2. Optimierungsverfahren
3.3. Grundlagen der Probabilistik
3.4. Probabilistische Analysen
3.5. Probabilistische Optimierung

Abschluss

Die Lehrveranstaltung ist Bestandteil des Moduls "Simulation in der Gerätetechnik" (ET-12 05 07). Von den drei LV in diesem Modul (FEM, Optimierung, Thermischer Entwurf) sind zwei auszuwählen.

Evaluierung (PDF) trotz hohen Aufwands überwiegend positiv: 2017, 2018, 2019

Meeting-Raum "SIM-Chat" auf Basis von GoToMeeting:

Der Meeting-Raum ist vorläufig täglich geöffnet von 9-21 Uhr. Bitte verwenden Sie dort "Vorname Nachname" als Klarnamen zur Identifikation.
Den Link zum Meeting-Raum im Browser erhalten eingeschriebene Teilnehmer per e-Mail.
Herunterladen und installieren der App (beim 1.Mal) bzw. mit "GoTo Opener" öffnen im Browser. Das Browser-Fenster kann geschlossen werden, nachdem die GoToMeeting-App gestartet ist.
Der Organisator erscheint im geöffneten Meeting-Raum meist nur als Symbol "AK" (Mikrofon und Kamera sind dann abgeschalten). Dessen GoToMeeting-App läuft im Hintergrund auf seinem Computer. Er kann prinzipiell alles hören und sehen, was im Raum passiert - damit er ungestört arbeiten kann, wird er das möglichst ausblenden!
LV-Teilnehmer können im Meeting-Raum bilateral miteinander Chatten oder sich auch in der gesamten Gruppe unterhalten. Um Störungen zu vermeiden, sollte das eigene Mikrofon nur angeschalten sein, wenn man spricht!
Um mit den anderen LV-Teilnehmern in Kontakt zu bleiben, kann man sich während der Lösung der Übungsaufgaben zusätzlich in den geöffneten Meeting-Raum begeben. Mit ausgeschalteter Kamera/Mikrofon sollte der Datenverbrauch gering bleiben und es können per Chat jederzeit Fragen gestellt oder die Fragen der anderen beantwortet werden.
Können Probleme nicht selbstständig geklärt, dann rufen Sie bitte den Betreuer per e-Mail oder Home-Office-Telefon hinzu. Bei komplizierteren Problemen ist es günstig, diese zuvor per e-Mail zu erläutern und eventuell die betreffenden Modell-Dateien mitzuschicken.

Hinweis: Diese Lehrveranstaltung wird jeweils im Sommersemester angeboten.

Impressum

Letzte Änderung: 08.04.2020