Fraunhofer-Institut für Digitale Medientechnologie IDMT
Beschreibung und Projektziele
Ausgangssituation und Idee
Hybridwerkstoffe, auch als Multimaterialkombinationen bezeichnet, finden heute vermehrt ihren Einsatz im Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt oder im Automobilsektor. Die Materialkombinationen sind genauso vielfältig wie die Verbindungstechniken. Neben der Klebetechnik kommen mechanische Verbindungen wie Bolzen ebenso verbreitet zum Einsatz. Die Eigenschaften der Hybridwerkstoffe hängen dabei stark von der Fügetechnik und den Prozessparametern ab.
Vereinzelt gibt es Datensammlungen zu spezifischen Materialkennwerten, jedoch wurden diese bisher nicht systematisch erhoben, gesammelt oder zur Verfügung gestellt. Somit müssen bei der Entwicklung neuer Hybridstrukturen zeit- und ressourcenintensive »Trial-and-Error«- Versuche durchgeführt werden. Im Rahmen der Initiative »MaterialDigital 2« zur Digitalisierung der Materialforschung in Deutschland (BMBF) soll das Projektvorhaben »HybridDigital« einen wesentlichen Beitrag zur digitalisierten und nachhaltigen Entwicklung von Hybridstrukturen für den Leichtbau leisten.
Das Vorhaben kurz erklärt
Ziel des Projektvorhabens ist es, eine Wissensbasis zum Umgang mit Kennwerten von Hybridwerkstoffen aufzubauen, zu evaluieren und mittels Ontologien zu repräsentieren. Der Fokus der Verbindungstechniken liegt im Vorhaben auf dem Kleben und Bolzen für Stahl-CFK Hybride (Stahl-Carbonfaserkunststoffverbund). Für die effiziente Prozessauswahl und Auslegung der Hybridverbindungen kommt auch das KI-basierte akustische Monitoring des Fraunhofer IDMT zum Einsatz.
Fehler in der Herstellung neuartiger Materialien frühzeitig erkennen
Für eine effizientere Herstellung hybrider Werkstoffe werden im Projekt Machine Learning-Algorithmen auf Basis von Schallemission für die Vorhersage von fehlerhaften Fertigungen oder Abweichungen in der Herstellung neuartiger Materialien entwickelt. Neu dabei: diese Algorithmen arbeiten auf Basis von Daten aus realen Experimenten sowie auf simulierten Daten.
Mit der Entwicklung und Fertigung hybrider Werkstoffe, die mittels umfassender Datensammlungen zukünftig robuster, nachhaltiger und – vor allem – digital erfolgen soll, begegnet das Vorhaben den Herausforderungen zur technischen Realisierung diverser Leichtbaukonzepte auf Material- und Prozessebene.