Multidisciplinary structural optimization

Kooperation mit Airbus Defence and Space

Bereits seit mehr als acht Jahren arbeitet die RISC Software GmbH gemeinsam mit Ingenieur*innen von Airbus Defence and Space an einem Softwaresystem, das gewichtsoptimierte Entwürfe für Flugzeugstrukturen berechnet. Besonders wichtig ist dabei, dass schon in einer frühen Konstruktionsphase die optimale Geometrie sowie die bestmögliche Materialwahl analysiert werden. Genau in diesem Stadium bestehen die größten Freiheitsgrade – und damit das größte Potenzial für Gewichtseinsparungen.

Lagrange: das multidisziplinäre Strukturoptimierungssystem

Um diese Anforderungen zu erfüllen, entwickelte Airbus Defence and Space das Optimierungssystem Lagrange. Mit ihm lassen sich Leichtbaustrukturen hinsichtlich zahlreicher Entwurfsparameter optimieren. Dazu gehören Querschnitte einzelner Bauteile oder ganzer Baugruppen sowie Lagendicken und Faserbahnverläufe von Verbundmaterialien.

Das Ziel ist ein minimales Gewicht bei gleichzeitiger Erfüllung vieler mechanischer und physikalischer Anforderungen. Lagrange stellt dafür ein breites Spektrum an Analyse- und Kriterienmodellen bereit. Neben Festigkeits- und Stabilitätskriterien können auch Restriktionen zu Eigenschwingungen, Flattergeschwindigkeiten oder anderen aeroelastischen Effekten berücksichtigt werden.

Automatisierte und realitätsnahe Entwürfe

Eine besondere Stärke liegt in der gekoppelten Aerodynamik-Struktur-Analyse (Aeroelastik). Dadurch lassen sich beim Entwurf nicht nur die Dimensionierung der Strukturelemente, sondern auch aerodynamische Lasten direkt beeinflussen. Darüber hinaus berücksichtigt Lagrange Fertigungsrestriktionen für Faserverbundwerkstoffe. So ist sichergestellt, dass optimierte Entwürfe auch tatsächlich produzierbar sind.

Bereits zu Beginn der Entwurfsphase können dadurch sehr realitätsnahe Modelle entstehen – mit mehreren tausend Variablen und bis zu hunderttausend Randbedingungen.

Beitrag der RISC Software GmbH

Seit 2009 ist die RISC Software GmbH Hauptentwicklungspartnerin für die Weiterentwicklung zentraler Systemteile von Lagrange. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Implementierung moderner, effizienter Berechnungsmethoden und der optimalen Nutzung aktueller Hardwareplattformen. Insbesondere parallele und verteilte Rechnerarchitekturen spielen eine entscheidende Rolle, um die hohen Anforderungen der Luftfahrtindustrie zu erfüllen.

Projektpartner

Ansprechperson