Modellierung und Simulation
Modellierung und Simulation
Die Simulation gibt Einblicke in Prozesse und Bauteile, die messtechnisch nicht oder nur sehr begrenzt zugänglich sind. Die Modellierung verschiedenster physikalischer Mechanismen ermöglicht die Entwicklung eines tiefgehenden Verständnisses zur Entstehung unterschiedlicher Phänomene wie Fehlstellen, Verzug oder Eigenspannungen. Daraus ergeben sich weiterführende Anknüpfungspunkte zur Reduzierung von Berechnungszeiten, der Optimierung von Werkstoffen, Prozessen und Bauteilstrukturen, sowie zur Verknüpfung mit Methoden der Künstlichen Intelligenz und des Maschinellen Lernens.
Funktionsanalytische Modellierung
Die Entwicklung funktionsanalytischer Modelle für die Schweißtechnik und die additive Fertigung erlaubt die maßgebliche Reduzierung des Rechenaufwandes, u.a. für die schnelle Temperaturfeldberechnung selbst komplexer Bauteilgeometrien, wodurch sich Optimierungsaufgaben, Sensitivitätsanalysen und Echtzeitregelungen deutlich effizienter umsetzen lassen. Die Modelle bilden damit eine leistungsfähige Ergänzung zur klassischen FEM und tragen entscheidend zur eigenschaftsgeregelten und adaptiven Prozessführung bei.
Bahnplanung und adaptive Fertigungsstrategien
Die Kopplung von Bahnplanungsalgorithmen mit der numerischen Simulation für die additive Fertigung und das Auftragschweißen ermöglicht die effiziente Entwicklung adaptiver Fertigungsstrategien. So können optimale Auftragreihenfolgen und Prozessparameter gezielt unter Berücksichtigung von Bauteilgeometrie, Temperaturverteilung und werkstoffspezifischen Anforderungen angepasst werden. Dies steigert Prozesssicherheit, Bauteilqualität und Ressourceneffizienz.
Werkstoffmodellierung
Die Simulation von Werkstoffen und Legierungen ermöglicht das Design von Pulver- und Fülldrahtwerkstoffen sowie die Beschreibung ihres Verhaltens in Schweißprozessen und der additiven Fertigung. So lassen sich Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften vorhersagen und an die jeweiligen Prozessanforderungen anpassen.
Schweißsimulation und Wärmewirkung
Die thermisch-mechanische Schweißsimulation erlaubt die Beschreibung der Wärmewirkung in Schweißprozessen. Die Entwicklung von Werkstoffmodellen, die Berechnung von Eigenspannungen und Verzug sowie die Berücksichtigung weiterer physikalischer Effekte, u.a. der Gasdiffusion, erlaubt die tiefgehende Beschreibung relevanter Phänomene während des Schweißens.
Digitaler Zwilling - von Daten zu Modellen
Die Nutzbarmachung von verschiedenen Datenströmen, ihre automatisierte Verarbeitung sowie die Integration in Modellen der Künstlichen Intelligenz bzw. des Maschinellen Lernens stehen im Fokus der Arbeiten, u.a. zur Vorhersage von Werkstoffeigenschaften und geometrischen Parametern.
Struktursimulation und multiphysikalische Kopplung
Die Struktursimulation und multiphysikalische Kopplung ermöglichen die ganzheitliche Analyse von Bauteilen unter mechanischer, thermischer und weiterer physikalischer Beanspruchung. Durch die Verknüpfung verschiedener Simulationsdisziplinen, wie Strukturmechanik, Thermomechanik und Fluiddynamik, werden komplexe Wechselwirkungen und das Verhalten hybrider oder multimaterialer Systeme realitätsnah abgebildet und hinsichtlich der Fertigungsstrategie und dem Werkstoffeinsatz optimiert.