Technische Universität Dresden

Optimierung (SoSe 2025)

Die Einschreibung bitte im Opalkurs vornehmen. Beginn der Lehrveranstaltung ist für alle Teilnehmer die Einführungsveranstaltung am 09.04.2025 um 14:50 Uhr (5. DS) im Raum BAR I89. Die Übungen finden anschließend immer donnerstags 13 Uhr in Gruppen im Raum BAR II/20a statt.

Achtung: Zum ersten Übungstermin unbedingt die persönlichen Zugangsdaten des ZIH-Accounts bereithalten (Benutzername=s-Nummer oder Alias / ZIH-Kennwort)! Hinweise: zur Arbeit im PC-Pool und zur Anmeldung im RFID-Schließsystem (PDF).

Inhalt

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 insbesondere in die frühen Phasen des Konstruktionsprozesses 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 für die Nutzung im aktuellen Sommer-Semester freigegeben!

Termine

Evaluierung (PDF): 2019, 2021, 2023 - überwiegend positiv!

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

• SimulationX ("Express Edition") der ESI Group
• OptiY ("Trial Edition") der Firma OptiY GmbH in Würzburg

Bereitstellung der Software und individueller Modelldateien:
Den Zugang zum Download der zu verwendenden Software-Versionen erhalten die eingeschriebenen Teilnehmer der Lehrveranstaltung im Opalkurs.
Entsprechend der individuell zugewiesenen Teilnehmer-Nummer "xx" (xx=01..99) müssen als Grundlage für die Modellbildung die zusätzlich bereitgestellten individualisierten Modelldateien "Etappe1_xx.isx" benutzt werden!

Lösungen:
Die geforderten Lösungen (à max. 10 Punkte) laden die eingeschriebenen Teilnehmer bis zum nächsten Übungstermin bzw. zu einem benannten Termin (spätestens 10 Uhr) bei Opal hoch.

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

Theoretische Grundlagen

Eine klassische Vorlesung im Hörsaal zur Vermittlung der theoretischen Grundlagen wird im Rahmen dieser Lehrveranstaltung nicht stattfinden. In den einzelnen Übungsetappen erfolgen stattdessen Hinweise, welche Schwerpunkte der folgenden Grundlagen-Kapitel aktuell im Selbststudium zu erarbeiten sind. Fragen zu den Theoriekapiteln werden in der Konsultationszeit am Mittwoch ausführlich beantwortet.

1. Phasen des Konstruktionsprozesses
2. Modellierung und Simulation
   1. Methodik der Modellentwicklung
   2. Modellberechnung
3. Lösungssuche mit numerischer Optimierung
   1. Transformation von Entwurfsproblemen in Optimierungsaufgaben
   2. Optimierungsverfahren
   3. Grundlagen der Probabilistik
   4. Probabilistische Analysen
   5. Probabilistische Optimierung

Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. Christoph Steinmann

Hinweis: Diese Lehrveranstaltung wird jeweils im Sommersemester angeboten.