Bisher werden technische Produkte oft erst nach deren Entwicklung auf deren Nachhaltigkeit in der gesamten Bandbreite untersucht. Die Erkenntnisse können damit erst in der späteren Produktgeneration berücksichtigt werden, falls eine evolutionäre Weiterentwicklung geplant ist. Bei revolutionären Produkten und disruptiven Entwicklungen ist keine generationelle Entwicklung zu finden, demnach liegen keine Informationen zu Nachhaltigkeit früherer Generationen vor. Das Entwicklungsziel ist damit klar definiert: eine produktentwicklungsbegleitende Nachhaltigkeitsbewertung, die mit dem Beginn der Konzeption des Produktes startet und den gesamten Prozess begleitet. Liegen keine Informationen zu vorherigen Generationen vor, kann die Bewertung aufgrund geringer Information nur grob richtungsweisend sein und präzisiert sich zunehmend aufgrund zunehmender Information, welche im Verlauf der Produktentwicklung über das Produkt vorliegen. Auf diese Weise ist es möglich, jedes Produkt, unabhängig von seiner Vorgeschichte, auf Nachhaltigkeit zu bewerten. Zudem können die Erkenntnisse aus dem Vorprodukt durch eine adäquate Dokumentation genutzt werden.

Sie sehen hier die Topologieoptimierung eines formadaptiven nachgiebigen Mechanismus. Nachgiebige Mechanismen kennzeichnet, dass sie gewünschte Verformungen durch elastische Verzerrungen generieren.

Ausgangsbasis für den Entwurf ist ein Bauraum, der mit finiten Elementen gefüllt ist.

Ein am IKAT entworfener Topologieoptimierungsansatz skaliert die Steifigkeiten der finiten Elemente so, dass eine Struktur entsteht, die aufgrund ihrer Steifigkeitseigenschaften die gewünschte Verformung bei prinzipiell beliebigen Belastungen generieren kann. Wir bezeichnen solche nachgiebigen Mechanismen als nachgiebige Mechanismen mit selektiver Nachgiebigkeit.

Als gewünschte Verformung wurde hier definiert, dass sich die freie Oberfläche bei beliebigen Kräften in Form einer Sinuskurve verformen soll. Der Optimierungsalgorithmus entwirft die Struktur so, dass sie diese Funktion gut erfüllen kann.

Dass unabhängig von der wirkenden Kraft tatsächlich eine Sinusverformung erreicht werden kann, zeigen wir durch die Belastung mit prinzipiell beliebigen Kräften.