Fraunhofer ISC, Zentrum für Hochtemperatur-Leichtbau HTL, Bayreuth
Projektcluster DiMaWert
Digitalisierung der Materialentwicklung entlang der Wertschöpfungsketten
Aktuelles Förderprojekt
Motivation
Null Netto Treibhausgasemission bis 2050 nach dem EU Green Deal
Industrielle Thermoprozessanlagen in Europa basieren noch zu einem großen Anteil auf fossilen Energiequellen. Viele Öfen sind auf eine Lebensdauer von ca. 30 Jahren und mehr ausgelegt. Die zeitnahe Umstellung auf emissionsfreie und regenerative Energiequellen nach dem Fahrplan des Green Deal der EU bis 2050 erfordert neben angepassten Prozessen auf den herkömmlichen Anlagen vor allem die Entwicklung und Inbetriebnahme neuer Thermoprozesse und Öfen. Innovationen auf dem Gebiet der Messtechnik, der Verarbeitung großer Datenmengen, der Modellierung und Simulation (z. B. KI-Methoden) sollen zusammengeführt und beispielhaft genutzt werden, um die notwendige Prozess- und Anlagenentwicklung signifikant zu verkürzen.
Zielsetzung
Beispiele für Einflussfaktoren auf einen „Digitalen Zwilling“
eines Thermoprozesses
Ausgehend von innovativen Ansätzen der Prozesssimulation, Materialmodellierung und Datenverarbeitung soll eine Methodik entwickelt werden, mit der Thermoprozessanlagen und die an den Anlagen geplanten Herstellprozesse virtuell am Computer so genau geplant werden können („Digitaler Zwilling“), dass im Anschluss eine direkte Umsetzung in Großanlagen – ohne Zwischenschritte im Labor-, Technikums- und Pilotmaßstab – ermöglicht wird. Als Anwendungsbeispiel werden energieintensive Thermoprozesse für Schüttgüter herangezogen.
Lösungsweg
Ressourcen und Entwicklungszeit sparendes Konzept der virtuellen Konstruktion
- Erfassung aktueller Thermoprozesse für Schüttgüter
- Erstellung einer Machbarkeitsstudie
- Entwicklung und Validierung eines umfassenden Ofenmodells („Digitaler Ofenzwilling“)
- Ableitung emissionsreduzierter Prozessvarianten bestehender Prozesse
- Entwicklung eines neuartigen Thermoprozesses für Schüttgüter