Topologieoptimierung von Roboterstrukturen

Institut

Lehrstuhl für Produktentwicklung und Leichtbau (TUM-ED)

Typ

Masterarbeit /

Inhalt

experimentell / theoretisch / konstruktiv /  

Beschreibung

Kostengünstige Leichtbauroboter stellen in vielen Anwendungsfällen eine anforderungsgerechte und gleichzeitig wirtschaftlich interessante Option dar. Die elektrische Antriebsleistung, die Genauigkeit der Getriebe sowie die Steifigkeit der verwendeten Strukturwerkstoffe sind im Vergleich zu Industrierobotern jedoch deutlich geringer. Dies kann und muss durch eine möglichst leichte, hochintegrierte und lastpfadoptimierte tragende Struktur soweit wie möglich ausgeglichen werden. Aufgrund der hoch variablen Belastungsszenarien von Robotern stellt die Gestaltung einer solchen tragenden Struktur, die zudem fertigungsgerecht sein muss, eine sehr anspruchsvolle Aufgabe dar.Am Lehrstuhl für Produktentwicklung und Leichtbau wird gegenwärtig ein solcher Knickarmroboter entwickelt, der zukünftig als Entwicklungs- und Versuchplattform dienen soll. 

Ziel dieser Masterarbeit ist die Gestaltung der tragenden Struktur mittels Topologieoptimierung, die Realisierung als CAD-Konstruktion sowie der Bau eines Prototyps. Um fertigungstechnische Belange zu berücksichtigen, wird die Entwicklung von Mechatronikern und Fertigungsexperten des Lehrstuhls begleitet. Für die 3D-Topologieoptimierung wird ein leistungsfähiger, in Python geschriebener Code zur Verfügung gestellt.

Mögliche fachlich-wissenschaftliche Schwerpunkte können im Bereich der Topologieoptimierung (z. B. Abbildung von Motorgehäusen und deren Integration in den Lastfluss, Berücksichtigung von minimalen Wandstärken), der Konstruktionsmethodik (Konzeptentwicklung, Vorgehen zur Kopplung von Topologieoptimierung und CAD-Konstruktion, modulare Bauweise, Austauschbarkeit von Komponenten) oder der Fertigung (3D-Druck, Kombination von Verfahren, Hybridbauweisen, Klebe- und Verbindungstechnik) liegen. Diese können je nach Vorkenntnissen und Interesse gemeinsam ausgestaltet und festgelegt werden.

Voraussetzungen

Desired Skills:

• Programmierkenntnisse in Python
• Erfahrung mit FEM und numerischer Optimierung wünschenswert
• Erfahrung mit CAD (idealerweise SolidWorks)
•  Grundkenntnisse der additiven Fertigung wünschenswert

Möglicher Beginn

1.10.2026

Kontakt

Jasper Rieser, M.Sc.
Raum: MW2640
Tel.: +49 (89) 289 - 15155
jasper.riesertum.de

Ausschreibung