Browsing by Author "Resch, Michael (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Dr. h.c.)"

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AMMU Automotive Mixed Mock-Up: Konzeption einer neuen Entwicklungsplattform für die Automobilindustrie
(2012) Geißel, Oliver; Resch, Michael (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Dr. h.c.)
Vor dem Hintergrund der großen Herausforderungen der Automobilindustrie zu Beginn des 21. Jahrhunderts beschäftigt sich diese Arbeit mit den Potentialen der Informationstechnologie, im speziellen der Mixed Reality, hinsichtlich der Anpassung von Methoden und Prozessen innerhalb der Produktentwicklung an die aktuellen Herausforderungen. Mit der Einführung von Mixed Reality in den Produktentwicklungsprozess wurde im Rahmen dieser Arbeit den Herausforderungen innerhalb der automobilen Entwicklung begegnet. Im Gegensatz zu bisherigen Arbeiten auf diesem Themengebiet wurde dabei erstmals der systematische Einsatz von Mixed Reality in praktischen Anwendungen über den gesamten Produktentwicklungsprozess betrachtet und bewertet. Ausgehend von der Einführung der neuen Technologie befasst sich diese Arbeit übergreifend über sämtliche Phasen der Produktentwicklung mit der Wirkung der Technologieimplementierung auf die Prozesse innerhalb der Produktentwicklung. Ein spezielles Augenmerk liegt hierbei auf dem Informations- und Wissenstransfers zwischen den einzelnen Organisationseinheiten – insbesondere der Erfahrungs- und Erkenntnisaustausch zwischen virtuellen und hardwareseitigen Entwicklungsschritten. In Form der neu geschaffenen Entwicklungsplattform Automotive Mixed Mock-Up konnten den verschiedenen Entwicklungsdisziplinen dabei erstmals in jeder Phase der Produktentwicklung hybride Prototypen zur Verfügung gestellt werden, welche sowohl den aktuellsten Entwicklungsstand der Hardware (Physical Mock-Up) als auch der virtuellen Prototypen (Digital Mock-Up) repräsentieren. Diese neuartige Entwicklungsplattform bildet die Basis für neue Ansätze bei verschiedensten Festlegungs- und Absicherungsaktivitäten in den einzelnen Entwicklungsphasen, von den ersten digitalen Konzepten bis zum Anlauf der Produktion im Zielwerk. Diese Arbeit stellt dar, wie durch die Bereitstellung einer eindeutigen, visuellen Schnittstelle zwischen virtueller und hardwareseitiger Produktentwicklung in Form des automotive Mixed Mock-Ups eine Neuausrichtung bzw. Anpassung bestehender Prozesse an neue und zukünftige Anforderungen ermöglicht wird.
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Numerische Methoden mittels eigentlicher Bewegung in der Geometrischen Algebra
(2015) Seybold, Florian; Resch, Michael (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Dr. h.c.)
In der Modellierung und Simulation von Maschinen, zum Beispiel für eine numerische Steuerung von Industrierobotern, ist ein wichtiger Aspekt die Parametrisierung von eigentlicher Bewegung, sowie deren effiziente Verknüpfung auf heutigen Prozessorarchitekturen. Ein vielversprechendes Werkzeug zur Parametrisierung von Bewegung scheint die Geometrische Algebra zu sein. Übliche Definitionen der Geometrischen Algebra basieren auf einem Axiomensystem für das Geometrische Produkt. Ohne Weiteres ist eine Herleitung von diesem Axiomensystem zu einer expliziten Definition des Produktes als Summe von Koordinatenmultiplikationen nur teilweise möglich. Übliche Implementierungen des Geometrischen Produktes basieren auf solchen teilweise expliziten Definitionen; sie beachten die Struktur des Geometrischen Produktes nicht vollständig. Im ersten Teil dieser Arbeit wird die Geometrische Algebra anhand einer neuartigen Konstruktion eingeführt, die das Geometrische Produkt vollständig explizit definiert. Es werden die Eigenschaften der Geometrischen Algebra diskutiert, mit dem Ziel, Bewegung in der Geometrischen Algebra parametrisieren und verknüpfen zu können. Im zweiten Teil wird aus der neuartigen Konstruktion der Geometrischen Algebra eine Vektorisierungsstragie entwickelt, die bei Verwendung bestimmter Koordinatenpermutationen auf heutigen SIMD-Prozessorarchitekturen implementiert werden kann. Ferner wird eine effiziente Möglichkeit der Vorzeichenauswertung von Basisvektorprodukten beschrieben. Der dritte Teil behandelt als Anwendungsbeispiel das Lösen der inversen Kinematik bei Industrierobotern. Es werden Vorteile bezüglich des Laufzeitverhaltens auf modernen SIMD-Prozessorarchitekturen bei der Verwendung der hier beschriebenen Vektorisierungsstrategie des Geometrischen Produktes gegenüber der Matrizenalgebra gezeigt.
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Ontology matching in a distributed environment
(2016) Tenschert, Axel; Resch, Michael (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Dr. h.c.)
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Vorauslegung umströmter Bauteile durch Anwendung lokaler Optimalitätskriterien
(2014) Gottlieb, Andreas; Resch, Michael (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Dr. h.c.)
Um bei der Produktentwicklung auf die immer höheren Anforderungen wie Effizienz- oder Kostenoptimierung reagieren zu können, stehen die Unternehmen vor der Herausforderung neue, leistungsfähige Komponenten zu entwickeln. Hierzu müssen in den verschiedenen Entwicklungsphasen, wie zum Beispiel Prinzip- und Konzeptphase, jeweils geeignete Entwicklungswerkzeuge zur Verfügung stehen. Die Topologieoptimierung von Bauteilen kann schon in sehr frühen Phasen des Entwicklungsprozesses eingesetzt werden und somit helfen, die Anzahl an Entwicklungsstufen zu reduzieren und gleichzeitig die Effizienz des Gesamtsystems erhöhen. Eine Möglichkeit hierzu sind schnelle Topologieoptimierungsverfahren zur Auslegung strömungsführender Bauteile, die auf dem Einsatz von lokalen Optimalitätskriterien basieren. Dabei handelt es sich um Verfahren, die auf empirischen Ansätzen über vor- und nachteilige Effekte von lokal auftretenden physikalischen Phänomenen aufbauen. Neben den lokalen Optimalitätskriterien werden auch analytische Verfahren angesprochen, die auf einer mathematischen Extremwertsuche bezüglich einer Zielfunktion beruhen. In einem Vergleich zwischen analytischen Verfahren und Optimalitätskriterien wird deutlich, dass diese unterschiedlichen Ansätze keinesfalls konkurrieren, sondern in Kombination zu einem hocheffizienten Entwicklungsprozess führen. Ausgangspunkt einer Vorauslegung mit Hilfe von lokalen Optimalitätskriterien ist der für ein gesuchtes strömungsführendes Design maximal verfügbare und mit entsprechenden Randbedingungen versehene Bauraum. Die Aufgabe besteht darin, diejenige Untermenge an Rechenzellen innerhalb des vernetzten, verfügbaren Bauraums zu finden, die eine im Hinblick auf das Optimierungsziel möglichst geeignete Form darstellt. Im Bereich der Strömungsmechanik wird bisher ein Ansatz als lokales Optimalitätskriterien verwendet, der auf Kenntnissen über die nachteiligen Auswirkungen von Rückströmungen, Wirbeln und "Totwasser"-Regionen auf den Druckabfall und andere relevante Strömungsgrössen beruht. Untersuchungen haben gezeigt, dass der Einsatz des aktuellen Verfahrens stark auf bestimmte Anwendungsfälle beschränkt ist, nämlich auf solche, die durch Totwassergebiete dominiert werden. Mit zunehmendem Einsatz der Topologieoptimierung im Entwicklungsprozess verstärken sich die Forderungen, die Methode auch bei weiteren Aufgabenstellungen einsetzen zu können. Ein wichtiger Anwendungsfall ist die Auslegung von umströmten Bauteilen, da der Widerstand einen sehr großen Einfluss auf die Gesamteffizienz von Produkten haben kann. Bei Untersuchungen zur Anwendbarkeit des aktuellen Verfahrens auf umströmte Körper zeigt sich, dass das Kriterium Rezirkulationszonen zu verhindern nicht ausreicht. Dies wird besonders deutlich bei Staupunkten, bei denen eine starke Verzögerung der Strömung erfolgt, aber keine Rückströmung auftritt. Deshalb werden zusätzliche lokale Optimalitätskriterien benötigt, mit deren Hilfe umströmte Bauteile bezüglich eines geringen Widerstandes (Druck- und Reibungswiderstand) ausgelegt werden können. Die Grundlage hierfür liefert ein Ansatz, mit dem Körper während der Simulationslaufzeit verändert werden können. Die Modellierung der Körper erfolgt dabei über ein externes Kraftfeld. Es wird deutlich, dass diese Modellierung mit einer gewissen Unschärfe einher geht, da zum Beispiel Grenzschichteffekte nicht erfasst werden können. Für die Vorauslegung, also die Generierung eines ersten Bauteilvorschlages mit guten Eigenschaften in kurzer Zeit, ist die Modellierung über ein Kraftfeld jedoch ausreichend. Der Hauptpunkt der Arbeit ist die Einführung von Optimalitätskriterien zur Vorauslegung umströmter Bauteile. Dabei wird davon ausgegangen, dass im Bereich des Nachlaufs bereits gute Lösungen mit Hilfe des Kriteriums zur Vermeidung von Rezirkulationszonen gefunden werden können. Der Fokus in dieser Arbeit liegt deshalb auf dem Gebiet, das vor einem umströmten Hindernis liegt und im Wesentlichen durch einen Staupunkt beeinflusst wird. Die Auslegungsaufgabe besteht hier darin, für einen umströmten Körper mit hinsichtlich des Strömungswiderstandes schlechten Eigenschaften, einen Vorkörper zu finden, mit dem der Strömungswiderstand deutlich verringert werden kann. Am geeignetsten erwies sich ein neuer, abrasiver Ansatz, bei dem ein Vorkörper an Stellen mit lokal auftretenden hohen Geschwindigkeitsgradienten verkleinert wird, bis ein automatisches, globales Verlustkriterium zum Abbruch führt. Die Anwendbarkeit der entwickelten Kriterien wird anhand von zwei praxisrelevanten Problemstellungen demonstriert. Dabei handelt es sich um die Vorauslegung einer strömungsgünstigen Verkleidung einer Kreisscheibe und einer aerodynamischen Haube für einen Modellhelikopter. Es zeigt sich, dass bei diesen Anwendungsfällen bereits gute Ergebnisse erzielt werden können.