Datengetriebene Materialintelligenz – KI für Werkstoff- und Prozessentwicklung

In vielen Branchen stellt sich dasselbe Grundproblem. Es gibt zu viele Variablen, zu komplexe Wechselwirkungen, und Entscheidungen die auf Basis unvollständiger Daten getroffen werden müssen. Aufgaben sind oft zu komplex und zu zeitintensive für klassische physikbasierte Modelle oder manuelle Auswertungen.

Das Fraunhofer IWM verbindet physikalisches Werkstoffwissen und moderne KI-Methoden zu belastbaren, praxistauglichen Lösungen für die Bewältigung großer Suchräume, zur Beschleunigung von Simulationen und zur Erschließung verteilten Wissens. Dabei ist Nachvollziehbarkeit zentral. Unsere Konzepte liefern erklärbare, Ergebnisse statt Blackbox-Vorhersagen für die individuellen Herausforderungen unserer Industriepartner. So verstehen wir datengetriebene Materialintelligenz als Brücke zwischen wissenschaftlicher Exzellenz und industrieller Anwendbarkeit.

KI-gestützte FuE-Leistungen für die Werkstoff- und Prozessentwicklung

Virtuelle Entwicklung und Erprobung durch KI und beschleunigte Simulation

Sie brauchen schnelle und belastbare Antworten für Ihre nächste Entwicklungsentscheidung? Genau das liefern wir: Mit KI-basierten Ersatzmodellen, dateneffizienten Vorhersagemethoden und autonomen Entwicklungsassistenten verkürzen wir Simulations- und Testzyklen drastisch, ohne auf physikalische Belastbarkeit zu verzichten. Wir übernehmen die komplette Kette, von der Auswahl geeigneter Daten über Training und Validierung der Modelle bis zur Integration in Ihre Entwicklungsprozesse. Dabei lösen wir die Probleme, die Sie konkret bremsen: zu große Parameterräume, zu wenige Testdaten, zu lange Rechenzeiten, zu teure Prüfprogramme. Das Ergebnis sind keine akademischen Prototypen, sondern einsatzfähige Werkzeuge, mit denen Sie schneller zu robusten Werkstoffen, Prozessen und Bauteilauslegungen kommen.

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KI-gestützte Qualitätssicherung für die Bildauswertung

Jede Stunde, die Ihre Fachleute mit manueller Bildauswertung oder Berichtserstellung verbringen, fehlt an anderer Stelle. Wir übernehmen genau diese Last: Wir entwickeln KI-Systeme, die Mikrostrukturen, Bruchflächen, Schliffbilder und CT-Daten automatisch klassifizieren, segmentieren und vermessen. Wir trainieren KI-Modelle an Ihren eigenen Bilddaten, validieren sie gegen fachliche Referenzen und bauen Berichtsassistenten, die Messdaten, Bilder und Befunde zu prüffertigen Entwürfen zusammenführen. Die fachliche Freigabe bleibt bei Ihren Ingenieurinnen und Ingenieuren – wir liefern das Werkzeug. Das Ergebnis: weniger Auswerteaufwand, schnellere Chargenfreigaben und Materialqualifizierungen, geringeres Ausschuss- und Gewährleistungsrisiko, ohne dass Sie zusätzliches Personal einstellen müssen.

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KI-gestützte Zustandsüberwachung und Lebensdauerprognose

Ungeplante Ausfälle und pauschale Wartungsintervalle kosten Geld und wertvolle Nutzungsdauer, meist, weil der tatsächliche Bauteilzustand unbekannt ist. Wir schaffen hier Klarheit: Wir bauen aktualisierbare Digitale Zwillinge, die physikbasierte Lebensdauermodelle mit Betriebssensordaten, Inspektionsbildern und Wartungsdokumenten verknüpfen, und entwickeln datenbasierte Methoden zur Ermittlung von Spannungsfeldern und Eigenspannungen. Wir arbeiten dabei an Ihren konkreten Komponenten, Lastszenarien und Schadensmechanismen. Das Ergebnis: zustandsbasierte statt worst-case-basierte Wartungsplanung, verlängerte sichere Nutzungsdauer teurer Komponenten, höhere Werkstoffausnutzung und eine lückenlose, nachvollziehbare Nachweiskette für Zertifizierung und Gewährleistung. Sie entscheiden auf Basis des tatsächlichen Zustands – nicht auf Basis von Sicherheitszuschlägen.

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KI-gestütztes Wissensmanagement und Entscheidungsunterstützung

Ihr wertvollstes Wissen steckt oft in Prüfberichten, Datenblättern und den Köpfen einzelner Fachkräfte – und ist weg, sobald diese das Unternehmen verlassen. Wir sichern dieses Wissen und machen es nutzbar: Wir bauen KI-Assistenten, die firmeneigene Daten, Fachliteratur und Prozessinformationen durchsuchbar machen und Antworten mit Quellenangabe belegen – statt plausibel klingender, aber nicht überprüfbarer Chatbot-Antworten. Wir modellieren dafür Ihre Datenquellen, bauen Wissensgraphen auf und gleichen Kundenanforderungen automatisiert mit Fertigungsdaten und Normen ab. Das Ergebnis: schnellere, besser fundierte Entscheidungen in Entwicklung, Qualität und Fertigung, weniger Doppelarbeit, geringeres Risiko, relevante interne Daten zu übersehen – und ein Unternehmen, das sein Erfahrungswissen über Generationen hinweg bewahrt, statt es stillschweigend zu verlieren.

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Gründe für die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IWM bei der KI-gestützten Werkstoff- und Prozessentwicklung

Erklärbare KI statt Blackbox
 

Wir verbinden Machine Learning stets mit physikalisch fundiertem Werkstoffverständnis. So entstehen keine losgelösten Korrelationen, sondern Modelle, die relevante Mechanismen berücksichtigen und ihren Gültigkeitsbereich offenlegen. Sie erhalten erklärbare, belastbare Ergebnisse statt reiner Prognosewerte und können diese fachlich prüfen, bevor Sie darauf Entscheidungen zu Werkstoffen, Prozessen oder Bauteilen stützen.

Die gesamte Kette aus einer Hand
 

Wir decken die gesamte Kette von Mikrostruktur über Simulation bis zur Bauteillebensdauer ab. Unsere langjährige Expertise in Bruchmechanik, Ermüdung und Mikrostrukturanalyse fließt direkt in die KI-Modelle ein. Sie erhalten damit kein isoliertes KI-Tool, sondern eine durchgängig abgestimmte Lösung, in der Modellannahmen, Werkstoffwissen und Anwendungsfall zueinander passen.

Wert aus wenigen und heterogenen Daten
 

Wir arbeiten dateneffizient mit physikinformierten Ansätzen, auch wenn nur wenige Messwerte vorliegen. Dadurch schließen Sie Datenlücken, die in der industriellen Praxis die Regel sind, kostensparend und erhalten früh belastbare Hinweise für Materialauswahl, Prozessfenster oder Bauteilauslegung – ohne auf aufwendige, zusätzliche Testkampagnen angewiesen zu sein.

Vertrauenswürdiger Partner für sensible Daten
 

Als neutrale, forschungsgetriebene Institution sichern wir Ihr geistiges Eigentum und agieren als vertrauenswürdiger Mittler, insbesondere bei unternehmensübergreifendem, IP-sicherem Lernen. Sie können so Daten- und Modellwissen in Kooperationsprojekten einbringen, ohne Ihr Know-how unnötig offenzulegen, und profitieren dennoch von gemeinsamer Optimierung über Unternehmensgrenzen hinweg.

Lösungen exakt auf Ihren Anwendungsfall zugeschnitten
 

Unsere Lösungen sind auf spezifische Anwendungsfälle zugeschnitten, nicht auf generische Benchmarks. Modelle und Datenbasis passen exakt zu Ihren Werkstoffen, Prozessen und Prüfbedingungen. Dadurch erhalten Sie Ergebnisse, die unmittelbar auf Ihre reale Fragestellung übertragbar sind.

Angewandte Forschung mit industrieller Umsetzungskompetenz
 

Als Institut der Fraunhofer-Gesellschaft verbinden wir angewandte Forschung mit industrieller Umsetzungskompetenz und sind damit nah an der Praxis. Wir liefern nachvollziehbare Ergebnisse statt reiner Prognosewerte und begleiten Sie von der ersten Machbarkeitsidee bis zur Integration der Lösung in Ihre bestehenden Entwicklungs-, Qualitäts- oder Instandhaltungsprozesse.

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