Sollen Produktionssysteme digital vernetzt und im laufenden Betrieb werkstoffgerecht verbessert werden, m\u00fcssen daf\u00fcr auch die Ver\u00e4nderungen der Werkstoffe gemessen, analysiert und abgebildet werden \u2013 im sogenannten \u00bbdigitalen Materialzwilling\u00ab. Fraunhofer-Forscherinnen und -Forscher haben mit einem Werkstoffdatenraum die Grundlage hierf\u00fcr geschaffen. <\/b><\/p>\n
Rollt ein fertiges Bauteil vom Band, ist eine Frage von gro\u00dfem Interesse: Hat das Bauteil die gew\u00fcnschten Eigenschaften? Denn oftmals reichen bereits kleinste Schwankungen in der Produktion, um Materialeigenschaften zu ver\u00e4ndern und damit die Bauteilfunktionalit\u00e4t in Frage zu stellen. Um dies zu vermeiden, werden begleitend zur Produktion immer wieder Proben entnommen und aufs Genaueste untersucht. Ein solches Probenbauteil muss f\u00fcr Versuche in kleine Einzelteile zerlegt und vermessen werden \u2013 das ben\u00f6tigt viel Zeit. \u00bbDie Geschichte einer Probe verzweigt sich also in viele kleine \u00c4ste mit jeweils spezifischen Messergebnissen\u00ab, erl\u00e4utert Dr. Christoph Schweizer, Leiter des Gesch\u00e4ftsfelds Werkstoffbewertung, Lebensdauerkonzepte am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Werkstoffmechanik IWM in Freiburg. \u00bbExpertinnen und Experten haben diese Zusammenh\u00e4nge im Kopf, allerdings gab es bisher keine M\u00f6glichkeit, die resultierende, in unterschiedlichen Formaten vorliegende Datenvielfalt zusammenh\u00e4ngend digital abzubilden.\u00ab<\/p>\n
Die Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer IWM haben nun erstmals die prinzipielle Machbarkeit der digitalen Abbildung vieler solcher Werkstoffhistorien demonstriert: Mit einem Beispiel-Werkstoffdatenraum f\u00fcr additiv gefertigte Pr\u00fcfk\u00f6rper. \u00bbMit dem Datenraumkonzept k\u00f6nnen wir Werkstoffinformationen jeglicher Art in digitale Netze integrieren \u2013 was unter anderem im Hinblick auf Industrie 4.0 wichtig ist\u00ab, erl\u00e4utert Schweizer. \u00bbAus dem Werkstoffdatenraum heraus wollen wir automatisiert zu jedem Werkstoff einen digitalen Zwilling erzeugen, der den jeweils aktuellen Zustand des betrachteten materiellen Objekts beschreibt.\u00ab<\/p>\n
Der Vorteil: Sollten bisher verschiedene Werkstoff-Parameter miteinander verglichen werden, lagen die Angaben dazu in der Regel verstreut in zahlreichen Datenablagen und in unterschiedlichen Datenformaten vor. Der Werkstoffdatenraum stellt alle relevanten Parameter auf einen Blick zur Verf\u00fcgung. Und noch mehr als das: \u00bbDer Werkstoffdatenraum k\u00f6nnte das Produktions-Gehirn der kommenden Jahre werden. Wann immer die Bauteilqualit\u00e4t nicht wie gew\u00fcnscht vorliegt, k\u00f6nnte man sie im Werkstoffdatenraum mit Bauteilen aus der Vergangenheit vergleichen und herausfinden, ob sich das aktuelle dennoch verwenden l\u00e4sst oder aussortiert werden muss\u00ab, sagt Schweizer. Diese Ergebnisse k\u00f6nnten k\u00fcnftig automatisch in industrielle Entscheidungsprozesse einbezogen werden: Ist die Werkstoffqualit\u00e4t mangelhaft, wird die Produktion automatisch gestoppt.<\/p>\n
Um den Werkstoffdatenraum zu erzeugen und die heterogenen Materialdaten verwalten zu k\u00f6nnen, braucht es ein passendes Informationsmodell. \u00bbDieses Modell spiegelt die nat\u00fcrliche Werkstoffwelt, in der die Materialzust\u00e4nde und -eigenschaften in bestimmte Kategorien eingeteilt werden\u00ab, erl\u00e4utert Dr. Adham Hashibon, Wissenschaftler im Gesch\u00e4ftsfeld Fertigungsprozesse. Dabei setzen die Forscherinnen und Forscher auf Ontologien \u2013 also auf eine logische, hierarchische Struktur. Was man sich genau darunter vorzustellen hat, l\u00e4sst sich am besten mit einem sozialen Netzwerk erkl\u00e4ren \u2013 etwa Facebook. Die einzelnen Menschen werden darin als Knoten dargestellt. Diese haben wiederum Verkn\u00fcpfungen, etwa ihren Musikgeschmack. \u00bbWir erstellen semantische Verkn\u00fcpfungen zwischen den einzelnen materiellen Objekten und den zugeh\u00f6rigen Verarbeitungsprozessen\u00ab, konkretisiert Hashibon. Zudem gibt es noch Beziehungen untereinander: Was die Freundschaften bei Facebook sind, sind im Werkstoffdatenraum Angaben zur chronologischen Abfolge der Produktions- oder Arbeitsschritte, etwa \u00bbkommt aus dem additiven Fertigungsprozess heraus\u00ab oder \u00bbdieser Laser nimmt am 3D-Druckprozess teil\u00ab.<\/p>\n
Der bereits erw\u00e4hnte Demonstrator f\u00fcr additiv gefertigtes Metall deckt die Probenherstellung, die Werkstoffcharakterisierung und die anschlie\u00dfende Datenanalyse beziehungsweise Ermittlung von Materialeigenschaften ab. Aufgrund der Logik des zu Grunde liegenden Strukturmodells lassen sich sehr komplexe Abfragen an den Datenraum stellen, die mit klassischen Datenbanken in dieser Flexibilit\u00e4t nicht m\u00f6glich sind. Mit der Pionierarbeit zum digitalisierten Werkstoffdatenraum tr\u00e4gt das Fraunhofer IWM ma\u00dfgeblich zu europ\u00e4ischen Themen der Materialmodellierung im Rahmen des European Materials Modelling Council sowie zur Digitalisierungsstrategie Baden-W\u00fcrttembergs bei. Mittelfristig planen die Forscherinnen und Forscher, die gesamte Datenverwaltung im Fraunhofer IWM auf das System des Datenraums umzustellen. Daf\u00fcr und f\u00fcr andere Anwendungen sind Kooperationspartner und Pilotanwender willkommen, die so an zukunftsweisenden Werkstoffentwicklungen mitgestalten k\u00f6nnen.<\/p>\n
Quelle: Fraunhofer<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Rollt ein fertiges Bauteil vom Band, ist eine Frage von gro\u00dfem Interesse: Hat das Bauteil die gew\u00fcnschten Eigenschaften? Denn oftmals reichen…<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":10331,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[24,16],"tags":[],"series":[],"class_list":["post-10330","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-plas-tv-meldungen-auf-der-startseite-unterhalb-slider","category-plast-tv-textmeldungen"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/10330","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=10330"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/10330\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":10334,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/10330\/revisions\/10334"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/10331"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=10330"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=10330"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=10330"},{"taxonomy":"series","embeddable":true,"href":"https:\/\/plas.tv\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fseries&post=10330"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}