Digitalisierung von Materialien für bessere Produkte und Verfahren

Die Verzahnung industrieller Produktion mit moderner Informationstechnik im Rahmen von Industrie 4.0 zielt darauf ab, Wertschöpfungsketten und Bauteilfunktionalitäten zu optimieren. Dazu müssen relevante örtlich und zeitlich veränderliche Werkstoffeigenschaften innerhalb einzelner Prozessschritte berücksichtigt werden. Die Herausforderung: Diese Daten sind sehr heterogen und müssen über inline Sensorik oder indirekt aus vielen  aterialuntersuchungen oder Prozesssimulationen abgeleitet werden.

Das Projekt MaterialDigital des Landes Baden-Württemberg unter der Leitung des Fraunhofer IWM soll erreichen, dass zu verarbeitende Materialien Bestandteil der digital durchgängigen Wertschöpfungskette werden. Zur digitalen Abbildung der Prozess- und Materialhistorie wird ein Materialdatenraum aufgebaut. Das Fraunhofer IWM entwickelt neben der reinen Verwaltung der Daten im Wissensgraphen auch Schnittstellen für die Datenein- und -ausgabe sowie möglichst generische Suchabfragen. Zudem wird eine möglichst generische Ontologie für Aluminiumgusswerkstoffe entworfen. Sensor-Daten aus einem durch beteiligte Institute sensorisierten Guss- und Wärmebehandlungsprozess einer AlSi10Mg Legierung speist das Fraunhofer IWM in den neuen Materialdatenraum ein.

Die Prüfkörperentwicklung begleitet das Fraunhofer IWM mit strukturmechanischen Berechnungen und werkstoffmechanischen Untersuchungen. Zu ausgewählten Zeitpunkten der Guss- und  Wärmebehandlungsprozesskette erzeugt das Fraunhofer IWM aus dem Materialdatenraum heraus digitale Materialzwillinge der Prüfkörper: Diese beschreiben insbesondere den Materialzustand an zuvor identifizierten kritischen Stellen. Zudem wird eine inlinefähige Prozesskontrolle entwickelt, mit der es gelingt, Informationen über das lokale Gussgefüge (und die enthaltenen Guss-Defekte) zu erhalten.