MULTI-ATTRIBUTE CONCEPT EVALUATION OF LIGHTWEIGHT STRUCTURES (CONCEVAL)
Uitdaging
Dit project richt zich op bedrijven die geconfronteerd worden met de behoefte om het gewicht van hun producten te verminderen zonder dat dit een noemenswaardige impact op de kostprijs of negatieve effecten op de prestaties mag hebben.
Om een substantiële gewichtsreductie te realiseren, is de ontwikkeling van nieuwe innovatieve concepten onontbeerlijk. In de conceptfase van een productontwikkelingsproces is de mate van vrijheid doorgaans hoog terwijl anderzijds de kennis over het te bouwen product eerder beperkt is. Dit maakt de evaluatie van nieuwe concepten moeilijk, vooral ook wanneer er nieuwe ontwerpen, materialen en/of verbindingstechnologieën aan te pas komen (ingevolge een gebrek aan kennis en ervaring, vaak de basis voor de ontwikkeling en evaluatie van concepten).
Bovendien zijn, in vergelijking met conventionele structuren, de eigenschappen (attributen) van lichtgewichtstructuren sterker onderling met elkaar verbonden zodat er meerdere, soms tegenstrijdige attributen in overweging genomen moeten worden. Een van de belangrijkste technologische barrières is dat het vaak moeilijk is om deze meerdere attributen al in een conceptfase, waar het onzekerheidsniveau, zelfs op het vlak van geometrie, nog hoog is, te beschrijven en objectief te evalueren. Op dit moment ontbreken ondersteunende methodes en tools om verschillende concepten op basis van een objectieve evaluatie van meerdere attributen te screenen, te filteren en te rangschikken. Omwille van deze complexiteit en het gebrek aan kennis/ervaring en aan ondersteunende methoden/tools grijpen ondernemingen vaak terug naar traditionele, "zware" en beter gekende oplossingen op het vlak van ontwerp, materiaal en verbindingstechnologie, waardoor de ontwikkeling van innovatieve oplossingen met een significante gewichtsreductie sterk afgeremd wordt.
Een bijkomende technologische barrière voor de ontwikkeling van baanbrekende lichtgewichtoplossingen is het gebrek aan ondersteunende tools, niet alleen voor de conceptevaluatie maar ook voor het ontwikkelen van alternatieve concepten voor mechanische constructies. Dit bemoeilijkt de volledige verkenning van de beschikbare ontwerpruimte en dus de identificatie van innovatieve oplossingen met een significante gewichtsreductie omdat ontwerpers de neiging hebben om concepten te creëren die sterk op eerdere oplossingen gelijken. De meeste beschikbare tools en modellen zijn specifiek gericht op mechatronische systeemontwerpen en focussen daarbij vooral op conceptontwikkeling terwijl de conceptbeoordeling (evaluatie) nog manueel gebeurt op basis van (subjectieve) kennis en ervaringen uit het verleden. Om de beschikbare ontwerpruimte ten volle te kunnen verkennen en alternatieve lichtgewichtoplossingen te kunnen identificeren, zijn ondersteunende tools voor de ontwikkeling van conceptvarianten afgestemd op mechanische systemen nodig.
Projectdoelstellingen
De algemene projectdoelstelling is het ondersteunen van een efficiënt ontwerp- en ontwikkelingsproces voor componenten en systemen met een significante gewichtsreductie door de ontwikkeling en validering van een modelmatig ontwerpplatform. In die zin kan het project in twee sporen worden onderverdeeld:
- De ontwikkeling en validering van conceptmodellen en overeenkomende attribuut-modellen voor de objectieve evaluatie van functionele (gewicht, sterkte/stijfheid, vermoeidheid en NVH) en niet-functionele (kost, maakbaarheid en robuustheid) attributen; de integratie van concept- en attribuut-modellen in een evaluatieproces waarbij de snelle filtering en vervolgens de relatieve rangschikking van concepten mogelijk gemaakt worden.
- De toepassing en ontwikkeling van methodes en ondersteunende tools om een concept te formaliseren, een ontwerprepositorium te creëren en vervolgens automatisch conceptvarianten te genereren.
De ontwikkelde methodologieën zullen toegepast en gevalideerd worden op specifieke, door de industriële partners aangereikte use cases.
Economische waarde
De implementatie van het ontwerpplatform zal ondernemingen in staat stellen om op een efficiënte wijze concepten te ontwikkelen en te evalueren die hen zullen helpen om in de vroege conceptfase van hun ontwikkelingsprocessen betere beslissingen te nemen en om innovatieve producten op de markt te brengen. Dankzij de toegenomen efficiëntie van hun ontwikkelingsprocessen zullen ondernemingen minder tijd verliezen aan nutteloze proeven en solide concepten kunnen ontwikkelen. Dit zal de kostprijs van en de benodigde tijd voor hun ontwikkelingsprocessen verlagen en op die manier voor de betreffende ondernemingen een innovatief concurrentievoordeel opleveren.
