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Arbeitspaket 1

Arbeitspaket 2

Arbeitspaket 3 

Ein wesentlicher Mehrwert der Digitalisierung für das produzierende Gewerbe ist die Vernetzung und Durchgängigkeit von Materialzustandsinformationen entlang der Wertschöpfungskette. Ein wirklicher Mehrwert entsteht jedoch nur dann, wenn die digital vorliegenden Materialzustandsinformationen zur Optimierung der kompletten Wertschöpfungskette herangezogen werden können.

Die digitale Vernetzung und Durchgängigkeit aller Daten mit Materialrelevanz entlang der Herstellungsprozesse erfolgt über den Einsatz eines Materialdatenraums. Zwischen einzelnen Prozessschritten werden digitale Repräsentationen des Materialzustands (sogenannte Materialzwillinge) im Produkt erzeugt, auf deren Basis Entscheidungen zur weiteren Prozesssteuerung getroffen werden. Als Use Case für das metallverarbeitende Gewerbe wurde der Chargeneinfluss beim Aluminiumkokillenguss mit nachfolgender mehrstufiger Wärmebehandlung ausgewählt. Die Herstellung medizinischer Implantate aus Polymerwerkstoffen stellt den zweiten Use Case dar. 

Geplante Laufzeit: 01.07.2018 – 30.06.2020

Ein besonderer Dank für die Förderung geht an das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg für die Finanzierung des Vorhabens im Rahmen des Themenfeldes »Digitalisierung: Chance für Nachhaltigkeit und Energiewende – MaterialDigital«.

Arbeitspaket 1 - Entwicklung eines Materialdatenraums

Für die digitale Abbildung der Prozess- und Materialhistorie wird ein Materialdatenraum aufgebaut. Der Materialdatenraum besteht konzeptionell aus einem Wissensgraphen. Neben dem Wissensgraphen soll ebenfalls eine Materialontologie entwickelt werden, welche auf der Basic Formal Ontologie basiert.

Mit Hilfe der Prozessmodellierung sollen Güteaussagen zu Modellen und digitalen Materialrepräsentationen gemacht werden.

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Arbeitspaket 2 – Use Case Metalle, Gussprozess

Für den Anwendungsfall Metalle wird der Gussprozess einer AlSi10Mg Legierung betrachtet. Im Fokus der Untersuchungen liegt eine Optimierung der Wärmebehandlung in Abhängigkeit des chargenspezifischen Werkstoffzustands. Alle Prozesse werden soweit als möglich sensorisiert.

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Arbeitspaket 3 – Use Case Polymere Implantate in der Medizintechnik

Im Use Case Polymere werden die drei mehrstufigen Prozessketten Textilherstellung, 3D-Drucken und Spritzgießen betrachtet. Anhand von inline und offline Messungen sowie ergänzenden Prozesssimulationen werden digitale Zustandsbeschreibungen der verarbeiteten Polymerprodukte erzeugt. Diese bilden die Basis für werkstoffgerechte Nachbehandlungsmaßnahmen, wobei die biologische Funktionalität der betrachteten Produkte miteinbezogen wird. Infolge der durchgängigen, digitalen Datenerfassung und ihrer Korrelation mit der physikochemischen Funktionalität sind Rückschlüsse auf die Prozessstabilität und auf die Relevanz einzelner Prozessparameter sowie auf die Interpretierbarkeit charakteristischer Werkstoffkenngrößen möglich.

Kontakt

Dr. Bernd Bader
Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT
Telefon +49 721 4640-408
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