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Auslegung

Definition: Die Auslegung eines Bauteils ist die Suchen nach funktionserfüllenden Dimensionen.

Auslegungsmethoden sind grundsätzlich nicht vorgeschrieben und es liegt in der persönlichen Entscheidung des Konstrukteurs, wie er mit vertretbarem Aufwand funktionserfüllende Dimensionen für sein Problem findet.
Auslegungsmethoden reichen vom systematischen Probieren bis zu umfangreichen Berechnungsverfahren. Bei der Auslegung müssen zunächst nicht alle Einflüsse exakt berücksichtigt werden. Es wird oft mit Überschlagswerten gerechnet.

Nachweis

Nach der Auslegung (und vor der Serieneinführung) ist der Nachweis zu erbringen, dass das Funktionsprinzip mit den festgelegten Dimensionen die geforderte Funktion während seiner Lebensdauer erfüllt. Der Nachweis kann rechnerisch oder experimentell erfolgen.

Bei der Nachweisrechnung sind alle Einflüsse entsprechend dem aktuellen ingenieur-technischen Erkenntnisstand zu berücksichtigen. Bei vereinfachten Berechnungen ist sicherzustellen, dass das Ergebnis auf der sicheren Seite liegt.

Der Nachweis ist auch von juristischer Bedeutung und sollte deshalb dokumenrtiert werden. Für bestimmte Produkte ist die Dokumentation des Nachweises und die Art und Weise seiner Ausführung gesetzlich vorgeschrieben. Das gilt für technische Lösungen von denen Gefahren für Gesundheit und Leben, große wirtschaftliche Verluste oder eine Umweltgefährdung ausgehen können. Das sind z.B. Erzeugnisse von denen Brandgefahr, Explosionsgefahr, gefährliche Strahlen, gefährliche elektrische Spannungen oder toxische Wirkungen ausgehen können.

Optimierung

Während die Auslegung zunächst nur die Suche nach einer funktionserfüllenden Lösung ist, ist Optimierung die Suche nach der "besten Lösung". Hierzu sind die physikalisch-technischen Kriterien der Funktionserfüllung zu ergänzen durch wirtschaftliche Kriterien, wie z.B. Fertigungskosten, Wartungs- und Betriebskosten. Als wirtschaftliche Kriterien können auch technischen Kriterien dienen, wie z.B. die Masse des Bauteils, die zu minimieren ist.
Voraussetzung für eine Optimierung ist, dass eine Menge von funktionserfüllenden Lösungen existiert.

Da heute regelmäßig nach einer möglichst guten Lösung gesucht wird, kann man die Optimierung auch als eine qualifizierte Form der Auslegung ansehen.

In dem Maß, wie innerhalb der Lösungsoptimierung nicht alle Einflüsse der Dimensionierung berücksichtigt werden konnten, hat nach der Optimierung ein Nachweis zu erfolgen, um sicherzustellen, dass die gefundene optimale Lösung auch tatsächlich noch zu den funktionserfüllenden Lösungen gehört. Das ist auch deshalb wichtig, weil ökonomisch optimale Lösungen sich regelmäßig an der Grenze der funktionserfüllenden (zulässigen) Lösungen befinden.