Fagområde
Optimering af strukturelle og multifysiske systemer
Institution
Institut for Mekanik, Energi og Konstruktion, Faststofmekanik, Danmarks Tekniske Universitet
Kort beskrivelse af dit forskningsområde
Populært sagt så forsker jeg i ’optimale huller’. Jeg udvikler med andre ord metoder og computerprogrammer til at optimere materialefordeling og -forbrug i alle mulige konstruktioner, spændende fra flyvemaskiner til mikrorobotter og fra kompositmaterialer til nano-fotoniske krystaller. For flyvemaskiner drejer det sig f.eks. om at optimere sig frem til den lettest mulige vingekonstruktion uden at gå på kompromis med sikkerheden. Metoden, som jeg arbejder med, kaldes topologioptimering og består i gentagne computerberegninger af konstruktionens respons til ydre belastninger og materialeomfordelinger baseret på matematiske optimeringsmetoder. Metoden blev oprindeligt udviklet til optimering af maskinkonstruktioner, men er i de senere år blevet udvidet til at omfatte optimering af alle mulige problemer inden for mikro-robotter, væskestrømninger, antenner, nano-optik m.m.
De forskningsmæssige udfordringer og perspektiver inden for forskningsområdet
Langt de fleste ingeniørmæssige problemer kan karakteriseres som materialefordelingsproblemer. For en flyvinge drejer det sig om finde den materialefordeling, der giver en let, men samtidig stærk konstruktion. For en brændselscelle drejer det sig om at finde den optimale fordeling af væskekanaler og membraner, som sikrer den bedste kemiske reaktion og varmetransport. Og for nano-fotoniske krystaller drejer det sig om at fordele og finde formen af de huller i en glaschip, som giver den bedst mulige kontrol af lysudbredelse. Trenden inden for topologioptimering er at anvende metoden på stadigt mere komplekse problemer. Dette foregår både ved at inkludere flere fysiske effekter (som i brændselsceller, der kræver samtidig modellering af væskestrømning, varmetransport, kemiske reaktioner, mfl.) men også ved at anvende metoden på komplekse ikke-lineære problemer såsom ’crashworthiness’-optimering af biler.
Hvordan opstod interessen for netop dette forskningsfelt?
Som teenager byggede jeg mine egne modelsvævefly og lånte min fars programmerbare lommeregner til at skrive programmer til optimering af vingerne. Siden da har optimering fascineret mig, men det var egentligt et sammenfald af omstændigheder, der fik mig til at skrive ph.d. inden for området. Når topologioptimering anvendes på et nyt problem, kan der ofte opnås væsentlige forbedringer. Hver gang det sker, er det en fantastisk fornemmelse, som bekræfter mig i at have valgt den rigtige levevej.
Hvordan vil du anvende EliteForsk-prisen?
Jeg har en drøm om at anvende topologioptimeringsmetoden til materialedesign på atomar skala. Rådighedsbeløbet vil jeg bruge på at igangsætte et pilotprojekt inden for området – gerne i samarbejde med nogle af de verdenskendte, danske eksperter.
Hædersgaven vil jeg bruge sammen med min familie bl.a. til en rejse sydpå. Mon ikke jeg også skal give en omgang til mine gode kolleger og min forskningsgruppe – de er også kilde til inspiration og arbejdsglæde.
Hvad var din reaktion på, at du er modtager af EliteForsk-prisen?
Det er et fantastisk skulderklap at få og giver mig fornyet energi til at fortsætte mit arbejde.
Lidt om mennesket bag forskeren
Jeg er gift med Birgitte (sygeplejerske), og vi har to børn, Lin Sofie på fire år og Marius på to år. Jeg sætter stor pris på familielivet og har – efter jeg er blevet far – skåret noget ned på rejseaktiviteterne i forbindelse med mit arbejde. Mange af mine bedste forskningsidéer får jeg, mens jeg ror kajak om sommeren og løbetræner om vinteren. Jeg har netop afsluttet en udvidelse af vores hus med et nyt værelse, og sammen med min kone nyder jeg at tage på vandre- og skiture i de norske fjelde.
________________
Argumentation for tildeling af prisen
Ole Sigmund arbejder med topologioptimering, en metode til optimering af konstruktioners mekaniske egenskaber, og han er en af de internationalt førende forskere på dette område. Han bidrog først med en række resultater for mekaniske egenskaber, bl.a. udvikling af et materiale med negativt Poissons forhold. Hans resultater viser, at metoden udviklet til optimering af konstruktioners mekaniske egenskaber også kan anvendes til Micro-electro-mechanical systems (MEMS), til bølgeudbredelse i akustik, elasticitet og optik og til fluid systemer. Ole Sigmund har gennem disse arbejder placeret sig som en stærk tværfaglig forsker.
Ole Sigmund har publiceret 54 artikler i internationale tidsskrifter og 65 i internationale proceedings. Hans gennemslagskraft afspejles af, at han har langt over 1.500 citationer. Desuden har han indleveret tre patentansøgninger, alle med relation til optiske fibre. Ole Sigmund har afholdt flere inviterede hovedforedrag ved internationale konferencer. I 2004 opnåede Ole Sigmund som den eneste dansker at blive tildelt European Young Investigator Award fra European Science Foundation. Ole Sigmund er ikke alene fremtrædende inden for sit akademiske felt. Han kommunikerer også sine forskningsresultater til en række betydningsfulde industrivirksomheder med henblik på industriel anvendelse.
Kontaktinformation
Professor Ole Sigmund. Telefon: 4525 4256; e-post: sigmund@mek.dtu.dk