Verbundwerkstoffe - 24. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde
Vortrag
24.05.2024
Parametrierung und Automatisierung von Multiskalensimulationsketten für faserverstärkte Verbundwerkstoffe auf Grundlage strukturierter Materialcharakterisierungsdaten
JH

Dr. Jörg Hohe

Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

Koerdel, M. (V)¹; Schneider, P.¹; Milicic Brandt, M.¹; Seidel, C.¹; Toffert, N.-A.¹; Hohe, J.²
¹Siemens AG, München; ²Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Freiburg
Vorschau
21 Min. Untertitel (CC)

Der Markt für Komposite-Komponenten wächst im zweistelligen Prozentbereich pro Jahr. Faserverstärkte Verbundwerkstoffe ermöglichen Leichtbauanwendungen im Automobil, Zug, Schiffs, und Flugzeugbau, sowie bei erneuerbaren Energien. Eine harmonisierte Beschreibung der skalenübergreifenden Zusammenhänge zwischen Material, Prozess und Bauteil ist für diese Werkstoffe aktuell nicht verfügbar. Zudem besteht keine ausreichende Datenintegrität von der Charakterisierung über die Materialmodelle bis hin zu den Simulationsverfahren. Die Entwicklung einer harmonisierten ontologischen Beschreibung kann bisher ungenutzte Potentiale für die datengetriebene Materialentwicklung eröffnen. Die Strukturierung der Test- und Charakterisierungsdaten anhand einer Ontologie erlaubt nicht nur die Erzeugung FAIRer Daten, sowie die gezielte Korrelation verschiedener Materialkenngrößen durch die maschinenlesbarere und semantische Beschreibung, sondern auch die gezielte Nutzung dieser Daten in den Simulationsanwendungen und Materialmodellen. Erreicht wird dies durch die Einarbeitung der Materialmodell- und Simulationsparameter (sogenannte Materialkarte) in die ontologische Beschreibung. Bei Aufruf einer bestimmten Simulationsanwendung kann diese nun eine dezidierte Abfrage (sogenannte Query) an den Knowledge-Graphen (Ontologie + Daten) schicken, um die benötigten Simulationsparameter zu erhalten. Liegen aktuelle Testdaten vor, können diese zunächst in den Materialmodellen zu einem grundlegenden Satz an Materialparametern umgewandelt werden. Daraus können dann die spezifischen Simulationsparameter ermittelt werden. Dieser Ansatz eignet sich auch, um die ein Anfrage zur Erstellung von Materialtestdaten zu generieren, falls diese nicht oder nur unzureichend zur Verfügung stehen. Darüber hinaus bietet sich die Möglichkeit, gezielt und systematisch die Auswirkungen stochastischer Effekte auf die Simulationsergebnisse und damit deren Aussagekraft zu bewerten, was gerade im Bereich der Multiskalensimulation einen erheblichen Mehrwert darstellt.

Abstract

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