OptNeTol: Durchgängige, OPTimierungsbasierte NEnnmaß- und TOLeranzvergabe

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Sandro Wartzack
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 362421942

Der Einsatz von Optimierungsmethoden zur optimalen Toleranzvergabe trägt maßgeblich zur Entwicklung kostenoptimaler, hochqualitativer Produkte bei. Durch die Formulierung geeigneter Optimierungsprobleme und deren Lösung mit Hilfe leistungsstarker Algorithmen können Nenn- und Toleranzwerte so festgelegt werden, dass das Kostenpotential ausgeschöpft wird und gleichzeitig die hohen Anforderungen an Robustheit, Funktion und Ästhetik gewährleistet werden. So lösen optimierungsbasierte Methoden sukzessive rein qualitative Ansätze, wie z. B. einfache Daumenregeln oder bekannte Lehrsätze, wie „Toleranzen so weit wie möglich, aber so eng wie nötig festzulegen“, ab und schaffen dabei einen unumstrittenen Wettbewerbsvorteil.Obgleich durch die vorangegangene Förderphase eine wichtige Grundlage für den produktiven Einsatz der Toleranzoptimierung im industriellen Umfeld geschaffen wurde, kann diese derzeit noch nicht effektiv zur Beantwortung praxisrelevanter Fragestellungen beitragen. Wesentlichen Anteil daran haben der Mangel an effizienten, validen Optimierungsmethoden, die fehlende Verknüpfung der interdisziplinären Methoden sowie deren fehlenden Ausrichtung auf praktische Problemstellungen.Daher ist es das Ziel dieses Forschungsvorhaben, Produktentwickelnde zur Vergabe kostenoptimaler Nominal- und Toleranzwerte für die in der Praxis relevanten Anwendungsfälle zu befähigen. Dies schließt ein, dass die Hürden zur praktischen Anwendung der interdisziplinären und zugleich stark fachspezifischen Methoden der Nennmaß- und Toleranzoptimierung weitestgehend eliminiert sind. Dabei sollen gezielt innovative Methoden der Nennmaß- und Toleranzoptimierung entwickelt werden, die bislang unberücksichtigte, jedoch für den praktischen Einsatz zwingend notwendige Aspekte, wie z B. Form- und Lagetoleranzen oder den Umgang mit fehlenden oder unsicheren Kosteninformationen, adressieren. Da die Optimierungsprobleme jedoch nur durch den Einsatz leistungsstarker, Sampling-basierter Optimierungsalgorithmen gelöst werden können, steht auch die Entwicklung sowie gezielte Verknüpfung von Methoden zur deutlichen Steigerung der Effizienz bei der Ermittlung valider Optimierungsergebnisse, wie u. a. dem Adaptiven Sampling und der Metamodellierung, unter Einbezug statistischer Toleranzanalyseverfahren im Fokus. Die einzelnen entwickelten Methoden werden abschließend mit Hilfe einer gemeinsamen, interdisziplinären Wissensbasis in einem Softwaredemonstrator verknüpft und deren Anwendbarkeit in Nutzerstudien evaluiert. Dies stellt sicher, dass Produktentwickelnde ohne vertiefte Optimierungskenntnisse möglichst automatisiert bei der Definition und Lösung praktischer Problemstellungen unterstützt werden. So werden die derzeit noch offenen Forschungslücken geschlossen, die einem Wandel vom Expertentool für die bloße Toleranzoptimierung zum durchgängigen, optimierungsunterstützten Toleranzmanagement noch im Wege stehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen