En tilfældig opdagelse i et forskningsprojekt skal undersøges nærmere og kan betyde helt nye metoder til design af eksempelvis løbesko.
Topologioptimering er en anerkendt designmetode, der gør det muligt at skabe helt nye strukturer i forbindelse med design. Metoden har eksempelvis været anvendt af DTU’s forskere til at påvise nye og mere lette designmuligheder for blandt andet flyvinger og brodækket på hængebroer. Det sker ved at lade en supercomputer fordele materialet i et defineret område, der inddeles i meget små ’byggeklodser’, voxels. Hver voxel kan enten være fyldt med materiale eller være ’luft’ og på den måde bliver der fuldstændig frihed til et nyt design.
Hidtil har det ikke været muligt at anvende designmetoden i forbindelse med strukturer, der har et eller flere interne kontaktpunkter, hvor en del af strukturen under belastning kommer til at røre en anden del af stukturen. Den forhindring ser nu ud til at være overvundet.
”Vi opdagede ved en tilfældighed, at det i arbejdet med topologioptimering er muligt at komprimere ’luften’ i en voxel i en ekstrem høj grad. Det giver pludselig mulighed for, at ’luften’ i simulationerne kan overføre kontaktkræfterne på samme måde, som de ville optræde i virkeligheden. Dette åbner op for, at topologioptimering kan anvendes til design af strukturer med interne kontaktpunkter,” siger lektor Konstantinos Poulios, der er en del af DTU Mekaniks internationalt anerkendte forskningsgruppe inden for topologioptimering, TopOpt-gruppen.
Praktiske anvendelsesmuligheder
På baggrund af den nye viden har forskerne på DTU fået midler til et projekt, TOPCON, hvor formålet er at udvikle den nye metode yderligere. Da der allerede er et proof of concept for at metoden virker, er det næste skridt at gøre den mere robust og effektiv til store beregninger.
”Derudover vil vi undersøge, til hvilke produkter denne type topologioptimering er anvendelig i designfasen. Vi har allerede en række muligheder i tankerne, hvor vi skal undersøge potentialet nærmere,” siger Konstantinos Poulios.
Det drejer sig bl.a. om den del af en robot, der skal kunne tage fat og gribe om et objekt. Eller om sålerne på et par løbesko, der helst skal være så solide, at løberen undgår skader og samtidig sikre, at der bliver tabt mindst mulig energi, når foden rammer jorden og efterfølgende sætter af.