Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

FuE-Leistungen zur Digitalisierung von Materialien

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Management von digitalen Transformationen

 

Das Fraunhofer IWM befähigt Unternehmen und Forschungseinrichtungen, digitale Methoden der Werkstoffforschung gezielt einzusetzen. Durch Qualifikation, Beratung und den Transfer erprobter Werkzeuge und Standards werden Kompetenzen für die digitale Transformation nachhaltig aufgebaut.

  • Analyse des digitalen Reifegrads und Entwicklung einer individuellen Digitalisierungsstrategie für Werkstoffdaten und -prozesse
  • Begleitung bei der Auswahl, Anpassung und Implementierung geeigneter Standards und Ontologien im Unternehmenskontext
  • Unterstützung beim Etablieren FAIR-konformer Datenmanagementprozesse entlang der Wertschöpfungskette
  • Bereitstellung dokumentierter Best Practices, Implementierungsleitfäden und wiederverwendbarer Software-Werkzeuge
  • Gemeinsame Erprobung digitaler Workflows und Methoden anhand konkreter Anwendungsfälle aus dem Unternehmensumfeld

Referenzprojekte

 

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Prof. Dr. Chris Eberl

+49 761 5142-495 | E-Mail senden

 

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Implementieren von durchgängigen Daten-Workflows

 

Effiziente Materialentwicklung erfordert lückenlose digitale Prozessketten. Wir gestalten und implementieren Daten-Workflows, die Werkstoffdaten vom Experiment bis zur Bauteilbewertung ohne Medienbrüche verfügbar halten.

  • Analyse und Modellierung bestehender Daten- und Informationsflüsse
  • Automatisierung von Datenerzeugung, -übertragung und -ablage
  • Implementierung von FAIR-Datenprinzipien in experimentelle und simulationsgestützte Workflows
  • Entwicklung von Tracking-Konzepten zur lückenlosen Nachverfolgung von Datenursprüngen
  • Aufbau skalierbarer Dateninfrastrukturen auf Basis offener Standards (z. B. HDF5, JSON-LD, RDF)

Referenzprojekte

 

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Dr. Dirk Helm

+49 761 5142-158 | E-Mail senden

 

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Digitale Repräsentationen für Werkstoffe und Fertigungsprozesse

 

Digitale Repräsentationen bilden das Fundament für Simulation, KI und digitale Zwillinge. Wir entwickeln semantische maschinenlesbare Beschreibungen von Werkstoffen und Prozessen, die über einfache Datensätze weit hinausgehen.

  • Formale Beschreibung von Werkstoffzuständen, Mikrostrukturen und Eigenschaftsprofilen
  • Ontologiebasierte Modellierung von Fertigungsprozessen und Prozessketten
  • Entwicklung von Materialkarten und digitalen Werkstoffpässen
  • Verknüpfung experimenteller Daten mit Simulationsmodellen in gemeinsamen Repräsentationen
  • Implementierung von Repräsentationen als Grundlage für digitale Bauteilzwillinge

Referenzprojekte

 

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Dr. Christoph Schweizer

+49 761 5142-382 | E-Mail senden

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Datenbasiertes Vernetzen von Akteuren in Wertschöpfungsketten

 

Materialwissen endet nicht an der Unternehmensgrenze. Wir befähigen Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Lieferanten zu einem sicheren, strukturierten Datenaustausch, der Wertschöpfungsketten als gemeinsames Wissensnetzwerk erschließt.

  • Konzeption und Aufbau von Materialdatenräumen (z. B. auf Basis Gaia-X / IDSA)
  • Definition von Datenaustauschprotokollen und gemeinsamen Datenstandards
  • Entwicklung von Zugriffsrechte- und Lizenzmodellen für sensible Werkstoffdaten
  • Anbindung von KMU und Zulieferern an übergreifende Dateninfrastrukturen
  • Gestaltung von Governance-Strukturen für kollaborative Datennetzwerke

Referenzprojekte

 

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Dr. Matthias Weber

+49 761 5142-272 | E-Mail senden

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Semantische Strukturierung von Daten und Kuratieren von Werkstoffdatenbeständen

 

Materialwissen entfaltet seinen vollen Wert erst, wenn Daten maschinenlesbar, eindeutig beschrieben und kontextübergreifend interpretierbar sind. Wir schaffen durch Ontologien und standardisierte Vokabulare die begriffliche Grundlage für interoperablen Datenaustausch.

  • Entwicklung und Anpassung domänenspezifischer Werkstoffontologien (z. B. auf Basis EMMO, PMDco)
  • Mapping heterogener Datenmodelle auf gemeinsame semantische Schemata
  • Implementierung von kontrollierten Vokabularen und Taxonomien
  • Verknüpfung von Werkstoff-, Prozess- und Bauteildaten durch semantische Relationen
  • Qualitätsbewertung und Plausibilitätsprüfung von Werkstoffdatensätzen
  • Aufbau und Pflege kuratierter Werkstoffdatenbanken

Referenzprojekte

 

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Philipp von Hartrott

+49 761 5142-273 | E-Mail senden

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Verknüpfen von Dateninseln und Datensilos

 

In gewachsenen Unternehmensstrukturen lagern Materialwissen in isolierten Systemen. Wir machen diese Dateninseln zugänglich, verknüpfbar und nutzbar – ohne bestehende IT-Infrastrukturen zu ersetzen.

  • Analyse und Inventarisierung verteilter Datenquellen und -formate
  • Entwicklung von Datenschnittstellen
  • Harmonisierung inkonsistenter Datenstrukturen und Einheitensysteme
  • Anbindung von ERP-, PLM- und LIMS-Systemen an gemeinsame Dateninfrastrukturen
  • Aufbau föderierter Datenarchitekturen unter Wahrung von Datensouveränität

Referenzprojekte

 

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Yoav Nahshon

+49 761 5142-375 | E-Mail senden

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KI-basierte Assistenzsysteme und Prozessbeschleunigung

 

KI wird im Werkstoffbereich nur dann wirksam, wenn Methoden auf hochwertigen, domänenspezifischen Daten basieren und in physikalisches Materialwissen eingebettet sind. Wir entwickeln und validieren KI-Ansätze, die industriell belastbare Ergebnisse liefern.

  • Entwicklung von ML-Modellen zur Werkstoffeigenschaftsvorhersage
  • Physics-informed Machine Learning zur Kombination von Daten- und Modellwissen
  • Anomalie- und Mustererkennung in Fertigungs- und Prüfdaten
  • Aufbau und Validierung von KI-Pipelines unter industriellen Qualitätsanforderungen

Referenzprojekte

 

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Dr. Ali Riza Durmaz

+49 761 5142-195 | E-Mail senden

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Digitalisierte Lebenszyklus- und Nachhaltigkeitsbewertung

 

Regulatorische Anforderungen und Nachhaltigkeitsziele machen die datenbasierte Bewertung von Materialien über den gesamten Lebenszyklus unverzichtbar. Wir verknüpfen Werkstoffdaten mit Methoden der Lebenszyklusanalyse zu belastbaren Nachweisen.

  • Datenbasierte Lebenszyklusanalyse (LCA) für Werkstoffe und Bauteile
  • Berechnung und Tracking von Material- und Produkt-CO₂-Fußabdrücken
  • Entwicklung von Lebensdauermodellen für beanspruchungsgerechten Bauteileinsatz
  • Aufbereitung von Materialdaten für regulatorische Berichtspflichten (REACH, Ökodesign, CSRD)

Referenzprojekte

 

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Dr. Thomas Straub

+49 761 5142-537 | E-Mail senden