{"id":36747,"date":"2021-05-13T08:45:09","date_gmt":"2021-05-13T06:45:09","guid":{"rendered":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/?p=36747"},"modified":"2021-05-15T08:45:41","modified_gmt":"2021-05-15T06:45:41","slug":"das-verfahren-ist-in-der-automobilindustrie-heiss-begehrt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/2021\/05\/13\/das-verfahren-ist-in-der-automobilindustrie-heiss-begehrt\/","title":{"rendered":"\u201eDas Verfahren ist in der Automobilindustrie hei\u00df begehrt\u201c"},"content":{"rendered":"
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\"\"Prof. Dr.-Ing. Axel Schumacher – \u00a9\u00a0Foto UniService Transfer<\/span><\/div>\n<\/div>\n
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\u201eF\u00fcr mich ist erst einmal wichtig zu wissen, was ich f\u00fcr Forschung brauche. Das ist Neugierde!\u201c, sagt Prof. Dr.-Ing. Axel Schumacher, Lehrstuhlinhaber des Fachs Optimierung mechanischer Strukturen in der Fakult\u00e4t f\u00fcr Maschinenbau und Sicherheitstechnik an der Bergischen Universit\u00e4t.<\/p>\n

Diese Grundvoraussetzung, die Forschung brauche \u2013 wissen zu wollen, wie sich Dinge entwickelten \u2013, ben\u00f6tige zun\u00e4chst keine Praxiserfahrung, f\u00fchre jedoch h\u00e4ufig dazu, dass man nicht wirklich erkenne, wie relevant Ergebnisse sein k\u00f6nnten.<\/p>\n

Der gelernte Maschinenschlosser absolvierte nach einer Lehre ein Maschinenbaustudium in Duisburg und Aachen und arbeitete einige Jahre als Projektleiter bei Opel. Daher kennt er die Unternehmensstrukturen gro\u00dfer Automobilhersteller nur zu gut und wei\u00df, dass Forschung Ergebnisse liefern muss.<\/p>\n

\u201eIm Maschinenbau ist es besonders wichtig, dass das, was ich technisch mache, auch irgendwann einmal umgesetzt werden kann\u201c, erkl\u00e4rt er. \u201eWir belasten hier mit einem Riesenaufwand Computer, und es ist absolut notwendig, dass man unsere Ergebnisse brauchen kann.\u201c<\/p>\n

An seinem Lehrstuhl arbeitet Schumacher mit acht wissenschaftlichen Mitarbeiter*innen sowie sieben zus\u00e4tzlichen Doktorand*innen, die ihre Arbeitsstelle in Firmen oder anderen Forschungseinrichtungen haben. \u201eDie Doktorand*innen sind alle an uns herangetreten, um auf dem Gebiet der Optimierung mechanischer Strukturen zu promovieren.<\/p>\n

Das ist schon eine sch\u00f6ne Entwicklung f\u00fcr ein relativ kleines Fach\u201c, sagt er. Mit anderthalb Planstellen finanziert Schumacher den Rest seines Teams \u00fcber Drittmittel, die er aus der Wirtschaft und von \u00f6ffentlichen F\u00f6rderern erh\u00e4lt.\u00a0<\/b><\/p>\n

Verringerung des CO\u2082-Aussto\u00dfes durch Leichtbau<\/h4>\n

Zu Schumachers Forschungsschwerpunkten geh\u00f6rt u. a. der Leichtbau von Automobilen. Zu dem Ziel, den CO\u2082-Aussto\u00df zu verringern, k\u00f6nnen optimierte Leichtbaukonstruktionen entscheidend beitragen, wenn man die Ergebnisse weltweit hochrechnet. \u201eWenn wir mit dem Auto fahren, dann hat das Fahrzeug mehrere Widerst\u00e4nde. Einen Fahrwiderstand im Sinne von Beschleunigung, im Sinne von Steigung, Reibung und Luftwiderstand\u201c, erkl\u00e4rt er.<\/p>\n

Au\u00dfer dem Luftwiderstand hingen alle anderen Widerst\u00e4nde von der Masse ab und wenn man diese reduziere, verringerten sich auch die Widerst\u00e4nde. \u201eWenn wir 100 Kilogramm am Fahrzeug sparen, k\u00f6nnen wir 8,4 Gramm CO\u2082 pro Fahrzeug reduzieren\u201c, sagt der Wissenschaftler und das geschehe haupts\u00e4chlich an der Karosserie.<\/p>\n

\u201eDas nennen wir Leichtbauspirale und die funktioniert folgenderma\u00dfen: Habe ich eine leichtere Karosserie, dann kann ich einen leichteren Motor einbauen. Dadurch reduziere ich die Motorgr\u00f6\u00dfe und kann Gewicht und auch Belastung f\u00fcr Bremsen und Antriebswellen sparen. Diese ganzen Kr\u00e4fte, die die Karosserie tragen muss, werden somit reduziert und die Spirale dreht sich nach unten.\u201c<\/p>\n

Auch wenn man nicht direkt auf 100 Kilogramm komme, so spare man an der einen Stelle mal f\u00fcnf Kilo und an der anderen Stelle mal vier Kilo. Und so reduziere man St\u00fcck f\u00fcr St\u00fcck Gewicht. Die langfristigen Auswirkungen lassen sich f\u00fcr den Laien besser verstehen, wenn man den CO\u2082-Aussto\u00df nun auf alle 58,2 Millionen in Deutschland zugelassenen PKW berechne, wobei Schumacher betont: \u201eDie Deutschen produzieren weltweit, d. h. Deutschland ist nur eine kleine Spielwiese, was die PKW angeht. Wenn wir hier etwas f\u00fcr VW machen, dann hat das weltweite Auswirkungen.\u201c<\/p>\n

Optimierungsalgorithmen rechnen mit biologischen Wachstumsregeln<\/h4>\n

Kaum zu glauben, aber bei der Optimierung mechanischer Strukturen, kommen auch Erkenntnisse aus der Biologie zum Einsatz. \u201eWir finden Formen mit mathematischen Optimierungsalgorithmen\u201c, berichtet Schumacher. \u201eWir definieren, was wir haben wollen, und machen das basierend auf Simulationen der mechanischen Eigenschaften. Da gibt es unterschiedliche Ans\u00e4tze. Eine M\u00f6glichkeit ist die biologische Evolution, die wir im Computer abbilden.\u201c Generierte Mutationen w\u00fcrden in der Biologie selektiert. Diesen Prozess bilde er mit seinem Team am Computer ab. Diese Art der Optimierung gebe es bereits seit den 70er Jahren und Schumacher verwendet die Erkenntnisse, um sie weiter zu entwickeln. Dazu nutzt er Wissen, dass man \u00fcber B\u00e4ume und Knochen herausgefunden hat.<\/p>\n

\u201eWir sehen uns die geometrischen Wachstumsregeln an. Wie w\u00e4chst ein Knochen? Wie w\u00e4chst ein Baum? Und das kann man in der Formoptimierung einprogrammieren.\u201c An den Stellen, an denen ein Baum oder ein Knochen besonders stark belastet ist, werde immer Material hinzugebaut. So f\u00fclle ein Baum eine ihm zugef\u00fcgte Kerbe relativ schnell wieder auf und auch der menschliche Knochen bilde bei entsprechender Belastung Material nach. Die Ver\u00e4nderung der Struktur verlaufe dann im Rechner in aufw\u00e4ndigen Zeitschritten, sodass sich diese Verfahren aus Kostengr\u00fcnden auch nur f\u00fcr Bauteile in gro\u00dfen St\u00fcckzahlen lohnen.<\/p>\n

Im Bergischen Land gebe es bedauerlicherweise nur sehr wenige Firmen, die Simulationen der mechanischen Eigenschaften durchf\u00fchrten. \u201eIm Bergischen haben die Firmen das Fertigungs-Knowhow. Die wissen, wie sie so etwas bauen, sollen aber in Zukunft auch die Entwicklung zu den Bauteileigenschaften machen. Das k\u00f6nnen sie bei uns lernen.\u201c<\/p>\n

Neue Fahrzeugkonzepte<\/h4>\n

Die Digitalisierung geht in gro\u00dfen Schritten voran, die Software f\u00fcr Programme unterliegt einer st\u00e4ndigen Erneuerung, die Schumacher mit seinem Team selber erstellt. In einem neuen Forschungsprojekt zur Optimierung von 3D-Crashstrukturen nutzen Schumacher und sein Team die am Lehrstuhl entwickelte Optimierungssoftware GHT (Graphen- und Heuristikbasierte Topologieoptimierung), mit der Profilquerschnitte von Crashelementen \u2013 z. B. der Fahrzeugschweller f\u00fcr den Seitencrash \u2013 optimiert werden.<\/p>\n

\u201eDiese Methode kombiniert mathematische Optimierungsalgorithmen mit aus Expertenwissen abgeleiteten Regeln, den Heuristiken. Mit diesen Heuristiken werden im automatischen Optimierungsprozess sukzessive Layout-Vorschl\u00e4ge generiert, die mit den mathematischen Algorithmen formoptimiert werden.\u201c Das alles sei sehr kompliziert, wodurch sein Wuppertaler Lehrstuhl auch weltweit eine Alleinstellung genie\u00dfe, denn die meisten Optimierer*innen trauten sich erst gar nicht an diese Herausforderungen heran.<\/p>\n

Schumachers biografischer Vorteil liegt hier zum einen an seinen Erfahrungen der Crashberechnung in der freien Wirtschaft sowie seiner Promotion zum Thema Optimierung. Beides zusammen und das Umdenken der Autoindustrie, zugunsten der E-Mobilit\u00e4t lassen sein Projekt zu einem echten Renner werden. \u201eDas Verfahren ist in der Automobilindustrie hei\u00df begehrt. Vor allem, weil durch die alternativen Antriebe neue, v\u00f6llig andere Fahrzeugkonzepte entstehen. Da hilft unser Verfahren gerade sehr. Es gibt sogar schon Fahrzeuge auf der Stra\u00dfe, die Strukturen beinhalten, die mit unserem Verfahren generiert wurden.\u201c<\/p>\n

Der Umbruch in der Fahrzeugindustrie beg\u00fcnstige die Entwicklung des Verfahrens. \u201eEs m\u00fcssen neue Konzepte her und wir wissen, wie sie es machen sollen. Wir liefern mit unserem Verfahren die ersten Ideen, wie man so etwas aufbauen kann.\u201c<\/p>\n

Neugierde, sagte Axel Schumacher zu Beginn, sei das, was man f\u00fcr die Forschung brauche. Auf dem Weg in ein neues Mobilit\u00e4tszeitalter gilt das auch f\u00fcr die Wirtschaft.<\/p>\n

Uwe Blass<\/strong><\/p>\n

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Mit der Entwicklung von Computerprogrammen unterst\u00fctzt der Lehrstuhl f\u00fcr Optimierung mechanischer Strukturen an der Bergischen Universit\u00e4t Wuppertal Automobilhersteller auf ihrem Weg in ein neues Mobilit\u00e4tszeitalter. In den Bergischen Transfergeschichten berichtet Prof. Dr.-Ing. Axel Schumacher von leichten Karosserien und einem Alleinstellungsmerkmal bei der Optimierung von Crashelementen.<\/p>\n","protected":false},"author":7,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[27],"tags":[],"class_list":["post-36747","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-wissen"],"publishpress_future_action":{"enabled":false,"date":"2026-05-19 02:07:36","action":"change-status","newStatus":"draft","terms":[],"taxonomy":"category","extraData":[]},"publishpress_future_workflow_manual_trigger":{"enabledWorkflows":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/36747","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=36747"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/36747\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":36750,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/36747\/revisions\/36750"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=36747"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=36747"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.die-stadtzeitung.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=36747"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}