Projektcluster DiMaWert

Digitalisierung der Materialentwicklung entlang der Wertschöpfungsketten

Aktuelles Förderprojekt

Motivation

FE-Modell eines beladenen Industrieofens (Farbskala = Oberflächentemperatur)
© Fraunhofer-Zentrum HTL
FE-Modell eines beladenen Industrieofens (Farbskala = Oberflächentemperatur)

Die Notwendigkeit, CO2-Emissionen zu reduzieren, und das zunehmend fluktuierende Energieangebot regenerativer Quellen sind sowohl für den Industrieofenbau als auch für die Betreiber von Hochtemperaturprozessen eine Herausforderung. Um schon bei der Konstruktion neuer Ofenanlagen, aber auch bei der Steuerung und Kontrolle von Produktionsprozessen in Öfen eine optimale Energieeffizienz und gleichbleibend hohe Produktqualität gewährleisten zu können, sind vernetzte Computermodelle und präzise Messdaten als Grundlage für die Modellrechnungen unerlässlich. Im Projekt sollen entsprechende digitale Werkzeuge für den künftigen Bedarf von Ofenbauern und -anwendern entwickelt werden.

Zielsetzung

Organisation und Hauptakteure der mit Unterstützung des BMBF im Aufbau befindlichen Plattform "MaterialDigital"
© www.materialdigital.de
Organisation und Hauptakteure der mit Unterstützung des BMBF im Aufbau befindlichen Plattform "MaterialDigital"

Es soll eine Methodik entwickelt werden, die eine virtuelle Entwicklung von Thermoprozess-anlagen mit Hilfe digitaler Ofenzwillinge mit hoher Vorhersagegenauigkeit ermöglicht. Für die nötige präzise Datengrundlage sollen die am Fraunhofer-Zentrum HTL entwickelten ThermoOptischen Messverfahren TOM_wave und TOM_mech für die Routinemessung der Hochtemperatur-Eigenschaften von Ofenmaterialien qualifiziert werden. Für die so entstehenden Materialdaten soll eine Datenstruktur entwickelt werden, die mit der im Aufbau befindlichen Plattform MaterialDigital (www.materialdigital.de) kompatibel ist.

Lösungsweg

Die ThermoOptischen Messanlagen TOM_wave und TOM_chem liefern hochwertige Hochtemperatur-Materialdaten
© Fraunhofer-Zentrum HTL
Die ThermoOptischen Messanlagen TOM_wave und TOM_chem liefern hochwertige Hochtemperatur-Materialdaten
  • Vernetzung, Weiterentwicklung und Ergänzung der am HTL vorhandenen Simulationsmethoden im Sinne des ICME (Integrated Computational Materials Engineering)
  • Nutzung von Algorithmen aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz zur Erstellung digitaler Ofenzwillinge
  • Etablierung präziser Messroutinen und digitaler Messdatenverarbeitung für Hochtemperatur-Materialdaten an TOM_wave und TOM_mech
  • Entwicklung von Top-Down-Methoden für die Ofenentwicklung und das Mikrostrukturdesign von Hochtemperatur-Werkstoffen
  • Beschleunigung der Computersimulationen durch:
    • Einsatz von KI-Methoden
    • Parallelisierung und Nutzung von Hochleistungscomputern

Projektleitung: PD Dr. Gerhard Seifert

Projektmitarbeiter: J. Baber, Dr. H. Friedrich, Prof. Dr. M. Kirschen, H. Ziebold