Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kimulation: Forscher entwickeln schnelle Alternative zur FEM-Simulation

05.08.2015

Umformprozesse auszulegen dauert lange. Das liegt vor allem an den aufwendigen FEM-Simulationen, mit denen der Prozess vorab durchgespielt wird: Sie können Stunden oder gar Tage dauern und müssen mehrfach wiederholt werden. Forscher des Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH) wollen das beschleunigen: Ein Algorithmus soll das Ergebnis der Simulation in Sekundenschnelle vorhersagen.

FEM-Simulationen werden in der Massivumformung genutzt, um Schmiedeprozesse vorab am Computer zu testen. In der Software können Bauteile wie Kurbelwellen oder Kolben als ein Netz aus zahlreichen Punkten dargestellt werden.


Mittels FEM-Simulation testet dieser IPH-Ingenieur die Umformung eines Stahlkolbens.

Foto: IPH

Um die Umformung zu simulieren, berechnet die Software eine Verschiebung dieser Punkte und berücksichtigt dabei die Materialfestigkeit, die Geometrie des Gesenks und des Rohteils sowie viele weitere Faktoren. Diese Berechnungen können Stunden oder sogar Tage dauern. Und mit einem Durchgang ist es nicht getan:

Oft ergibt die Computersimulation, dass bei der Umformung Fehler auftreten – dass etwa die Form nicht vollständig gefüllt ist oder Falten entstehen. Dann passen die Ingenieure den Schmiedeprozess an und starten die Simulation erneut. Bis sie zum optimalen Ergebnis gelangen, dauert es sehr lange.

Am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) werden fast täglich Schmiedeprozesse simuliert. Die Ingenieure wissen also aus eigener Erfahrung, wie zermürbend langsam FEM-Simulationen ablaufen – und wollen nun eine wesentlich schnellere Alternative entwickeln.

Im Forschungsprojekt „Kimulation – KI-basierte Prognose der Ergebnisse von Massivumformsimulationen“ arbeiten Umformexperten interdisziplinär mit Spezialisten für Künstliche Intelligenz zusammen. Gefördert wird das Forschungsvorhaben von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), in drei Jahren sollen die Ergebnisse vorliegen.

Das Ziel der Forscher: Sie wollen einen selbstlernenden Algorithmus programmieren, der die Ergebnisse von FEM-Simulationen vorhersagen kann und in möglichst kurzer Zeit eine möglichst genaue Vorschau liefert. Das nötige Wissen dafür soll sich der Algorithmus mittels Data Mining selbst aneignen, indem er Datensätze von FEM-Simulationen analysiert und darin Muster erkennt, die er anschließend auch auf andere Umformprozesse anwenden kann. Nach dem Willen der Forscher soll der Algorithmus in weniger als 60 Sekunden das Umformergebnis vorhersagen – mit einer Prognosegenauigkeit von mindestens 95 Prozent.

Detaillierte FEM-Simulationen lassen sich mit dieser Methode zwar nicht vollständig ersetzen, aber auf ein Minimum reduzieren. Zumal ein weiterer Arbeitsschritt entfallen soll: Bisher konstruieren die Ingenieure ihre Schmiedeteile in CAD-Programmen und importieren sie für die Simulation in ein FEM-Programm. Mithilfe des Algorithmus, den die Forscher entwickeln, soll künftig eine Vorschau direkt aus dem CAD-Programm heraus möglich sein.

Außerdem soll das Programm später in der Lage sein, automatisch komplette Versuchsreihen durchzuspielen und zu analysieren – also beispielsweise die Umformung von Rohteilen mit unterschiedlicher Länge und unterschiedlichem Durchmesser bei verschiedenen Umformkräften und -temperaturen zu testen.

So müssten die Ingenieure nicht für jede Variante eine neue FEM-Simulation starten, sondern könnten sich auf jene Parameterkombinationen konzentrieren, die in der Vorschau am vielversprechendsten wirken. „Damit könnten wir die zeitaufwendige Probier-Phase enorm verkürzen“, sagt Neelam Rasche, Umformtechnik-Expertin am IPH. „Das wäre eine wahnsinnige Erleichterung“ – nicht nur für die Forscher am IPH, sondern auch für Ingenieure in Schmiedeunternehmen.

Weitere Informationen:

http://www.iph-hannover.de

Susann Reichert | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht IPH entwickelt Prüfstand für angetriebene Tragrollen
29.11.2016 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

nachricht LZH optimiert laserbasierte CFK-Nachbearbeitung für die Luftfahrtindustrie
24.11.2016 | Laser Zentrum Hannover e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie