Modellierung, Simulation und Digitalisierung

Modellierung

  • Werkstoff-, Prozess- und Strukturmodellierung
  • Kopplung von Prozessen
  • Modellverifikation und -validierung
  • Künstliche Intelligenz
  • Metamodellierung

Simulation

  • Werkstoff-, Prozess- und Struktursimulation
  • Anwendung von expliziten und impliziten Verfahren
  • Sensitivitätsanalysen
  • Topologieoptimierung
  • Traglastanalyse von Verbindungen und Strukturen

Digitalisierung

  • Prozess- und Sensordatenfusion
  • Oberflächenerfassung und -rekonstruktion
  • Digitaler Schatten und Zwilling
  • Smarte Fertigung
  • Lernende Systeme

Kontakt

Dr.-Ing.
Jörg Hildebrand

Akademischer Rat

Leitung Additive Fertigung, Modellierung und Simulation

joerg.hildebrand@tu-ilmenau.de

+49 3677 69 3858

 

Ausgewählte Themenschwerpunkte

KI-basierte Prozessanalyse

Die künstliche Intelligenz setzt sich in vielen Lebensbereichen durch. Durch die Vielzahl der Sensoren bzw. der Daten, die im Fertigungsprozess integriert bzw. aufgenommen werden können, ist eine ideale Basis vorhanden, künstliche Intelligenz in der Fertigungstechnik einzusetzen. So lassen sich Prozessveränderungen auf Grundlage der Daten sehr schnelle feststellen und notwendigen Maßnahme ableiten. Dazu sind neben umfangreichen Daten auch geeignete Modelle auszuwählen und zu trainieren.

Numerische Schweißstruktursimulation

Die Schweißstruktursimulation wird am Fachgebiet Fertigungstechnik als prozessbegleitendes Werkzeug zur Klärung schweißtechnischer Fragestellungen wie beispielsweise Gefügeumwandlungen, Eigenspannungen oder Bauteilverzug genutzt. Dabei basiert die Schweißsimulation auf der numerischen Lösung eines Modells und wird durch den Abgleich mit der experimentellen Versuchsdurchführung validiert. Die Gegenüberstellung unterschiedlicher Verfahrensvariationen, Werkstoffe oder Einspannzustände ermöglicht eine optimierte Vorgehensweise für die gewählte Schweißaufgabe. Die Schweißstruktursimulation findet neben der additiven Fertigung ebenso Anwendung im Verbindungs- und Auftragschweißen.

SPH-Methode

Die SPH-Methode ist ein moderner Ansatz der Simulation von Flüssigkeits- oder Gasströmungen und ermöglicht auch die Ermittlung von Festkörperverformungen, die beispielsweise beim Rührreibschweißen auftreten. Die Arbeiten des Fachgebietes Fertigungstechnik setzen sich dabei mit der Modellierung des Werkzeuges und der Werkstoffe auseinander, um Aussagen zur Vermischung von Werkstoffen durch das Werkzeug oder zum Verschleiß des Werkzeuges zu erhalten.

Topologieoptimierung

Ein Bereich der Strukturoptimierung stellt die Topologieoptimierung dar. Mit numerischen Berechnungsverfahren werden Designvorschläge für Beanspruchungen generiert und hinsichtlich der Auslastung bewertet. Damit können materialreduzierte und lastgerechte Strukturen ermittelt werden. Für die Umsetzung durch das additive Fertigungsverfahren WAAM sind verfahrenspezifische Randbedingungen bei der Durchführung der Topologieoptimierung zu berücksichtigen.

Verzugsmessung

Bei jedem Fertigungsprozess treten Verzüge auf, die den Einsatz der Verbindung und Struktur stark beeinflussen können. Eine zerstörungsfreie Erfassung und schnelle Bewertung des Verzuges ermöglichen eine Beschreibung der Abweichungen von Soll und durch weiterführende Analysen lassen sich Anpassung der Prozessparameter ableiten.