Werkstoffe zum integralen Bestandteil durchgängiger und vernetzter Wertschöpfungsketten machen

Kern der Arbeiten des Fraunhofer IWM sind Werkstoffinformationen und Werkstoffdaten. Mit der Digitalisierung von Materialien leisten wir einen wichtigen Beitrag dazu, dass die zu verarbeitenden Materialien Bestandteil der digital durchgängigen und vernetzten Wertschöpfungskette werden.

Zentraler Aspekt ist, geeignete Materialdatenräume zu schaffen, womit alle materialspezifischen Daten digital verwaltet, automatisierbar abgefragt und Materialeigenschaften und Zustandsinformationen rekonstruiert werden können. Der Materialdatenraum ist Voraussetzung für eine Einbindung der Materialien in digital vernetzte Systeme. Digitale Materialzwillinge, die aus dem Materialdatenraum heraus mit Datenanalysewerkzeugen und Materialmodellen rekonstruiert werden, ermöglichen die Durchlässigkeit von örtlich und zeitlich variierenden Materialeigenschaften entlang des Produktlebenszyklus und über Unternehmensgrenzen hinaus.

Entwicklungs-, Fertigungs- und Betriebsprozesse lassen sich durch digitale Workflows wesentlich effizienter gestalten.  Erst durch eine durchgängige Beschreibung der Materialeigenschaften und ihrer Veränderungen, bekommt das Management des Produktlebenszyklus eine neue Qualität und es ergeben sich neue Geschäftsmodelle.

Unsere Zielsetzung ist digitale Workflows über mehrere Schritte hinweg so zu gestalten, dass eine möglichst umfassende digitale Repräsentation des betrachteten Prozesses entsteht und sich so »mit der Digitalisierung bessere Produkte erzeugen lassen«.

• Konzeption und Durchführung von Workshops zur Digitalisierung in werkstoffintensiven Fertigungsketten (Bedarfsermittlung, Analyse, Hindernisse, Lösungsmöglichkeiten)
• Unterstützung bei der Erstellung von Prozess- und Materialontologien
• Hierarchische Beschreibung von Werkstoffen mit experimentellen und simulativ bestimmten Daten entlang von Prozessen
• Erzeugung digitaler Datensätze und Repräsentationen von Werkstoffen
• Design und Aufbau von Werkstoffdatenräumen
• Vervollständigung von Werkstoffdaten im digitalen Zwilling durch virtuelles Testen (Virtuelles Labor)
• Finden und Fassen von Struktur-Eigenschaft-Relationen in neuen Materialsystemen
• Nutzen von Materialinformation als Steuerungsgröße im Produktionsprozess
• Digitale Abbildung  und Analyse von Werkstoffhistorien
• Verknüpfen der Bauteilhistorie mit der Verhaltensvorhersage
• Automatisierte Werkstoffdatenerzeugung (3D-Strukturerfassung, Mikrostrukturanalytik, Tribofarming)
• Top-Down/Bottom-Up informierte Modellierung von Materialeigenschaften auf atomarer bis zur Bauteil-Skala (Multiskalen-Informationsaustausch)
• Gezielte Datenanalyse mittels moderner statistischer Methoden zur Entwicklung von Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen und weiteren datengetriebenen Erkenntnisprozesssen
• Automatisierte Erstellung von Materialkarten

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