Wirklich wohlklingende Fische

Neue Computeralgorithmen machen es möglich, Eigenschaften von Objekten gezielt anzupassen, etwa den Klang oder die Stabilität.

Welcher Ton erklingt, wenn man einen kleinen Metallfisch mit einem Schlägel anschlägt? Das lässt sich heute am Computer relativ leicht ausrechnen. Viel komplizierter ist allerdings die Frage, wie man die Form der Metallfigur anpassen muss, um einen ganz bestimmten Ton zu erzeugen. Das Team von Przemyslaw Musialski von der TU Wien in Zusammenarbeit mit Leif Kobbelt von der RWTH Aachen hat einen Weg gefunden, solche Aufgaben zu lösen: Man kann nun komplexe Vorgaben festlegen, die ein Gegenstand haben soll – beispielsweise seinen Klang, oder auch seine Widerstandskraft gegen bestimmte mechanische Belastungen – und ein Computeralgorithmus passt den Gegenstand so an, dass er die Vorgaben erfüllt.

Neues Verfahren für schnelle Berechnung
„Wir stellen Hohlfiguren her, deren Wand nicht überall gleich dick ist“, erklärt Musialski, Leiter der Gruppe Computational Fabrication am Zentrum für Geometrie und Computational Design an der TU Wien. „Die variierende Dicke erlaubt uns, eine ganze Reihe von Eigenschaften gezielt anzupassen.“ Wenn man die Wanddicke an den richtigen Stellen verändert, ergibt sich zum Beispiel eine deutlich bessere Kräfteverteilung.
„Rechnerisch ist das eine schwierige Aufgabe“, erklärt Musialski. „Wenn man die Dicke an jedem Ort verändern kann, ergibt sich eine ungeheure Zahl unterschiedlicher Möglichkeiten. Es ist unmöglich, jede einzelne davon am Computer zu simulieren.“ Entscheidend ist, dass es in solchen Fällen normalerweise nicht nur eine einzige Lösung gibt, sondern eine ganze Schar an Formen, mit denen sich die Aufgabe recht gut erfüllen lässt. Man muss daher nicht die eine optimale Form finden, sondern bloß sicherstellen, dass der Computer zu einem ausreichend guten Ergebnis kommt.