Abgeschlossenes Förderprojekt

Die Entwicklung neuer Produkte ist zunehmendem internationalem Wettbewerb ausgesetzt. Schnellere und kostengünstige Entwicklungen bieten einen wichtigen Wettbewerbsvorteil. Hierzu tragen computerbasierte Methoden wesentlich bei. Besonders wichtig sind kürzere Entwicklungszyklen im Bereich der Thermoprozesstechnik, weil steigende Energiepreise und höhere Umweltanforderungen die rasche Implementierung neuer Wärmeprozesse und Industrieöfen erfordern.

Das Projekt DiMaWert hatte zum Ziel, neue Methoden zu entwickeln sowie vorhandene Methoden zu implementieren, mit denen Produkte schneller geplant und auf den Markt gebracht werden können. Der Fokus lag dabei auf nachhaltigen industriellen Wärmeprozessen. Für industrielle Wärmeprozesse sollten neue Hochtemperaturmaterialien und -bauteile, verbesserte Prozessparameter, Hochtemperaturmessverfahren und -sensoren sowie so genannte digitale Ofenzwillinge entwickelt werden. Die digitalen Ofenzwillinge bilden den Wärmeprozess im Computer so realitätsnah nach, dass daraus verbesserte Thermoprozesse abgeleitet werden können.

• Im Projekt DiMaWert wurde ICME (Integrated Computational Materials Engineering) genutzt, um die verschiedenen Stadien der Produktentwicklung effizient miteinander zu vernetzen. In vielen Stufen der Entwicklungskette konnte der Stand der Technik deutlich erweitert werden (Abb. 1).
• Für den digitalen Ofenzwilling wurde ein auf Hochtemperatur-Stoffdaten beruhendes Modell entwickelt und erfolgreich validiert. Die Simulation kombiniert den Wärmetransport in den Thermoprozessanlagen mit dem Antwortverhalten des Erwärmungsguts. Sie lässt sich für eine Vielzahl von Wärmeprozessen nutzen (Abb. 2).
• Für Feuerfestwerkstoffe wurden neue Charakterisierungsverfahren entwickelt. Zum Beispiel kann das Alterungsverhalten beim Thermozyklieren in situ mit Schallemissionsanalysen untersucht werden. Aus Mikrostrukturuntersuchungen können Erkenntnisse über das bruchmechanische Verhalten abgeleitet werden. Mittels autonomer Sensormodule können Ofenzustellungen überwacht werden (Abb. 3).
  

Das Projekt DiMaWert war in acht vernetzten Teilprojekten organisiert:

• Teiprojekt 1: DigiTherm: Modellintegration
• Teiprojekt 2: DigiTherm: Schüttgutprozesse
• Teiprojekt 3: DigiTherm: Prozessentwicklung
• Teiprojekt 4: DigiTherm: Life Cycle Assessment
• Teiprojekt 5: DigiSens: Optische Sensoren
• Teiprojekt 6: DigiSens: Structural Health Monitoring
• Teiprojekt 7: DigiRaum: Autonomer Sensormodul
• Teiprojekt 8: DigiRaum: KI-Algorithmen