Verbundprojekte



Verbundprojekt 1: Produktoptimierung – Auslegung und Optimierung optischer Geräte

Weil die Anforderungen an Genauigkeiten und Performance von Produkten steigen, welche mit modernen Fertigungsverfahren (z.B. mittels Lasermaterialbearbeitungsanlagen) hergestellt werden, muss in Zukunft die virtuelle Produktoptimierung über mehrere physikalische Domänen gekoppelt werden.

In diesem Verbundprojekt liegt der Schwerpunkt vor allem in der Kopplung zwischen mechanischer, thermischer, optischer und elektronischer Simulation.
Kunden aus der Photonik-Branche können somit die simulationsgestützte Produkt- und Prozessoptimierung unter Verwendung kalibrierter und parametrischer Simulationsmodelle über mehrere physikalische Domänen nutzen.

Partner: LightTrans International UG (Verbundkoordinator), Dynardo GmbH, ORISA Software GmbH, Alpha Analytics UG & Co. KG, Ernst-Abbe-Hochschule Jena, CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH


Problem Die Eigenschaften von Produkten aus Lasermaterialbearbeitungsanlagen sind derzeit nur aufwendig durch Prototypentests bestimmbar
Beispiel Erfahrungsbasierte Prozesssteuerung für das Laserschneiden von Metall
Ziel Entwicklung von Simulationsmethoden für prädiktive Aussagen zu physikalischen Eigenschaften von Produkten aus optisch-thermisch-mechanischen Bearbeitungsanlagen
VIPO Lösung
  • Kalibrierte multiphysikalische Simulationsmodelle
  • Vorhersage der Produkteigenschaften und Überwachung des Maschinenzustands
VIPO Produkt Simulationsdienstleistungen für die Entwicklung optischer / photonischer Systeme

Verbundprojekt 2: Prozessoptimierung – Additive Fertigung auslegungsrelevanter Bauteile in Kunststoff

Der Lebensdauernachweis für die Zulassung additiv gefertigter Kunststoffbauteile ist nach wie vor nur mit extrem hohem Trial and Error-Aufwand möglich. Da Materialeigenschaften für einen rechnerischen Nachweis oft nicht mit der erforderlichen Prognosegenauigkeit vorhergesagt werden können, sind teils mehr als einjährige Produktentwicklungszeiten bis zur zulassungsfähigen Bauqualität notwendig.

Um die Produktqualität von additiv gefertigten Bauteilen mittels Simulationsverfahren vorhersagen und optimieren zu können, wird hier performante Materialmodellierung und Prozesssimulation für FZM von Kunststoffbauteilen entwickelt.

Partner: Dynardo GmbH (Verbundkoordinator), Materialforschungs- und -prüfanstalt (MFPA) Weimar, 3D-Schilling GmbH, Ernst-Abbe-Hochschule Jena, ORISA Software GmbH



Problem Mechanische Eigenschaften additiv gefertigter Bauteile (FDM) sind nicht prognostizierbar, der thermische Verzug führt zu hohen Ausschussraten
Beispiel
  • Steifigkeit, (Dauer-) Festigkeit, FDM gefertigter Bauteile nicht vorhersagbar
  • FDM-Anlagen nicht variabel einsetzbar (Trial-and-Error Prozessparameter)
Ziel Vorhersage von mechanischen Eigenschaften und Geometrieabweichungen für additiv (FDM) gefertigte Kunststoffbauteile durch Simulation der Fertigungsprozesse
VIPO Lösung
  • Simulationsmethoden für additiv gefertigte Bauteile (Prozesssimulation)
  • Automatisierte Erstellung von Feldzusammenhangsmodellen zur Optimierung
  • Prozessdatenerfassung mittels neuartiger optischer Sensoren
VIPO Produkt
  • Simulationsdienstleistungen für die Herstellung von auslegungsrelevanten Bauteilen
  • Additive Fertigung der Bauteile

Verbundprojekt 3: Digitaler Zwilling – Optimierung und prädiktive Wartung rotierender Maschinen

Die Plattform liefert Technologie und Know-how für eine detaillierte parametrische Produkt- und Prozesssimulation rotierender Maschinen, im Design von Sensoren und Sensornetzwerken, in der Datenverarbeitung von Sensordaten und im Ableiten von Feldzusammenhangsmodellen (FZM). Damit sind alle Schlüsselkomponenten vorhanden, um detaillierte Produkt- und Prozesssimulation im Digitalen Zwilling mit Sensordaten zu verknüpfen.

Als wesentliche technologische Brücke entwickelt die Plattform in diesem Verbundprojekt Feldzusammenhangsmodelle, welche die Veränderung von Feldgrößen vorausberechnen können. Diese FZM werden in Digitalen Zwillinge integriert und liefern in nahezu Echtzeit Antwortzeiten die Aktualisierungen der Lebensdauer aller relevanten Bauteile.

Das Netzwerk wird damit die Entwicklung, Wartung, Lieferung und Etablierung der FZM in Digitalen Zwillingen auch für KMU verfügbar machen und in der Folge die Wertschöpfung mittels Digitaler Zwillinge für prädiktive Wartung und optimalen Betrieb deutlich steigern.

Partner: Dynardo GmbH (Verbundkoordinator), Andato GmbH & Co KG, ORISA Software GmbH, Alpha Analytics UG & Co. KG, Materialforschungs- und -prüfanstalt (MFPA) Weimar, CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH

Problem Wartungszyklen rotierender Maschinen basieren unabhängig von realen Beanspruchungen und Betriebssteuerung bisher nur auf Grundlage reiner Datenmodelle
Beispiel Starre Wartungszyklen für rotierende Maschinen (Generatoren, Druckmaschinen, Turbinen)
Ziel Prädiktives Wartungsmanagement und optimierte Betriebssteuerung für rotierende Maschinen
VIPO Lösung
  • Entwurf, Evaluierung, Optimierung von Sensornetzwerken für Digitale Zwillinge
  • Automatischer kontinuierlicher Abgleich zwischen Sensordaten und Feldzusammenhangsmodellen
  • Datenaufbereitung und entscheidungs­unterstützende Systeme
VIPO Produkt
  • Dienstleistungen für Erstellung, Betrieb und Betreuung Digitaler Zwillinge
  • Planung und Herstellung von Sensornetzwerken für prädiktive Wartung


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