Dr. Dustin Jantos hat in seiner Doktorarbeit am Lehrstuhl für Mechanik - MaterialtheorieComputermodelle entwickelt, die mechanisch belastete Strukturen automatisch optimieren. Ziel ist es, eine hohe Widerstandskraft von Baumaterialien zu erreichen mit möglichst wenig Materialeinsatz.

Dabei betrachtet sein Modell die Topologie der Struktur, also die vollständige Geometrie sowie lokale Materialeigenschaften, wie zum Beispiel die Ausrichtung von Fasern in Faserverbundwerkstoffen. "Eine optimale Struktur ist zum Beispiel diejenige, die bei vorgegebenen Ressourcen, wie etwa eine begrenzte Materialmenge, die maximale Steifigkeit aufweist", erklärt Jantos.

Das Innovative an der Arbeit sind die physikalische Herangehensweise an die Optimierung sowie die numerischen Methoden darin: Üblicherweise werden in der Optimierung verallgemeinerte mathematische Lösungsverfahren und sogenannte Filtertechniken angewandt, die nicht immer perfekt auf das mechanische Problem zugeschnitten sind. Dustin Jantos hat die Optimierung direkt mit den Methoden aus der Materialmodellierung gelöst, also mit Methoden, die üblicherweise zum Einsatz kommen, um komplexe physikalische und mikrostrukturelle Prozesse in Werkstoffen nachzubilden oder vorherzusagen, und die im Einklang mit den Hauptsätzen der Thermodynamik stehen. Damit konnte er ein speziell auf die Strukturoptimierung zugeschnittenes, physikalisch plausibles und damit sehr effizientes und schnelles Programm entwickeln. Zudem entwickelte er damit auch Optimierungsmethoden für komplexere Materialien wie Stahlbeton und Faserverbundwerkstoffe.