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Innovationen durch Prozessverständnis und Prozesssimulation

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Fertigungsprozesse

Mit unserem Prozessverständnis und ausgereiften Simulationstechniken tragen wir zur Gestaltung von effizienten und sicheren Fertigungsprozessen bei. Unser Leistungsangebot beinhaltet die Untersuchung und technologische Entwicklung von Fertigungsprozessen zur Herstellung von Halbzeugen und Bauteilen mit funktionalen Eigenschaften. Im Vordergrund stehen pulvertechnologische Prozesse inklusive komplexer Fluidsysteme bis hin zur Mikrofluidik, das Umformen und Bearbeiten von duktilen Werkstoffen sowie Bearbeitungsverfahren für spröde Werkstoffe und die Glasformgebung.

Leistungen

 

  • Innovative Fertigungsprozesse für konturgenaue und funktionale Bauteile mit definiertem Eigenschaftsprofil
  • Simulationsgestützte Optimierung der Energie- und Materialeffizienz von Fertigungsprozessen
  • Modellierung und Simulation pulvertechnologischer und fluiddynamischer Prozessschritte, Simulationsmethoden für die generative Fertigung
  • Prozesssimulation für die Umformtechnik inklusive der Mikrostrukturentwicklung und der Thermodynamik
  • Formgebungs-, Bearbeitungsverfahren sowie Schadensanalysen für spröde Materialien wie Glas und Silizium

Gruppen und Themenbereiche

Pulvertechnologie und Fluiddynamik
 

Durch die Simulation von pulvertechnologischen Prozessschritten und -ketten tragen wir dazu bei, die Fertigung formgenauer und defektfreier Bauteile effizienter zu gestalten. Ein zweiter...

Umformprozesse
 

Mit den neuesten Erkenntnissen aus Materialwissenschaft und Werkstofftechnik optimieren wir Umformprozesse und Umformwerkzeuge. Mit Hilfe der numerischen Simulation reduzieren wir...

Glasformgebung und -bearbeitung

 

Wir sind Spezialisten für Gläser, Keramiken und Halbleitermaterialien. Unsere Kernkompetenzen sind bruchmechanische Analysemethoden und...

Materialinformatik

 

Die Materialinformatik umfasst die Erforschung, Entwicklung und Anwendung von Informationen über Materialeigenschaften, sowohl physikalische Daten als auch theoretische und empirische Modelle und Software-Tools zur Abfrage und Auswertung dieser Datenbanken.

Highlights

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STREAM:

 

Semantische Repräsentation, Vernetzung und Kuratierung von qualitätsgesicherten Materialdaten.

Die Materialwissenschaften stehen vor der großen Herausforderung, bereits umfangreich vorliegende aber auch neu hinzukommende Forschungsdaten qualitativ zu vernetzen und zugleich die Reproduzierbarkeit der Daten sicherzustellen. [mehr]

 

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ML4P - Machine Learning for Production:

 

Im Leitprojekt Machine Learning for Production (ML4P) untersuchen wir, wie die Leistung in modernen Produktionsanlagen – sowohl in der Prozess- als auch in der stückgutproduzierenden Industrie – mithilfe von maschinellem Lernen optimiert werden kann.

Als eines von sechs Instituten beteiligt sich das Fraunhofer IWM mit einer Demonstratoranlage für inkrementelle Fertigungssprozesse. In der Anlage wird ein am Fraunhofer IWM entwickelter Prozess zum Biegen von Flachglasscheiben realisiert. Innerhalb des Projekts ML4P soll die Glasbiegeanlage zu einer kognitiven Maschine erweitert werden. Dies beinhaltet die Digitalisierung der Anlage zum Sammeln von Prozess- und Sensordaten, um darauf aufbauend eine auf Maschinellem Lernen basierende Steuerung zu implementieren. Um die Steuerung mit einer größtmöglichen Fülle an Informationen zu versorgen, wird diese durch numerischen Simulationen des Realprozesses unterstützt.

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Thermodynamische Simulation eines Durchlaufofens mit Temperatur- und CO2-Verteilung

EnEffiSint - Steigerung der Energieeffizienz von Sinteröfen

 

 

In der Pulvertechnologie ist das Sintern für keramische und metallische Bauteile ein wesentlicher Prozessschritt. Bei Großserien durchlaufen diese i.d.R. einen Sinterofen, in dem die im Ofen herrschende Atmosphäre und Temperaturverteilung eine entscheidende Rolle spielt – sowohl für die Qualität des Produkts als auch für die Energieeffizienz des Prozesses. Im BMBF-Projekt EnEffiSint soll in Zusammenarbeit mit Ofenherstellern, Materiallieferanten, Endanwendern und Simulationsexperten für einen industriellen Durchlaufofen eine Steigerung der Energieeffizienz um mindestens 30% ereicht werden. 

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Die konkrete Zielstellung ist dabei zweigeteilt: Die Verbesserung der Ofenauslegung wird eine direkte Effizienzsteigerung zur Folge haben, z.B. durch den Wegfall von Verlusten durch unnötig lange Öfen (sog. Wandverluste). Daneben wird durch präzise Steuerung der Ofenatmosphäre auch der Prozess an sich effizienter und genauer, was höhere Durchsatzraten, weniger Ausschuss und kürzere Prozesszeiten zur Folge hat.

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TWIP4EU:

 

Werkstoffmodellierung von höchstfesten TWIP-Stählen

Höchstfeste TWIP-Stähle unterscheiden sich in ihren Eigenschaften von konventionellen Blechwerkstoffen aufgrund ihrer speziellen Mikrostruktur. In dem von der EU geförderten Projekt »TWIP4EU« entwickelt das Fraunhofer IWM gemeinsam mit weiteren Projektpartnern ein Werkstoffmodell das eine genauere Umformsimulation von TWIP-Stählen ermöglichen soll.