3D-Visualisierung von Mikrostrukturen

Fraunhofer ITWM mit neuartigem Visualisierungstool auf der Techtextil

Bisher scheiterte die Visualisierung von porösen und textilen Strukturen am hohen Rechenaufwand. Entweder mussten Einbußen in der Darstellung oder lange Rechenzeiten in Kauf genommen werden. Das Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) in Kaiserslautern zeigt auf der diesjährigen >Techtextil< in Frankfurt, dass es auch anders geht. Mit dem neu entwickelten Visualisierungstool IVAA lassen sich nicht nur Materialien, sondern auch Strömungsverläufe interaktiv betrachten.

Was da auf dem Bildschirm zu sehen ist, sieht aus wie ein Gestrüppwürfel: das Modell eines Vlieses. Eine zähe Flüssigkeit läuft von oben hinein, benetzt die Fasern, verteilt sich, füllt die Zwischenräume. Der Würfel dreht sich und gibt den Blick auch auf die verdeckten Ecken frei. Ein Mausklick genügt, um Scheiben herauszuschneiden und den Strömungsverlauf im Detail zu beobachten.

Das klingt unspektakulär, ist aber in Wirklichkeit eine Sensation. Zwar kommen bei der Entwicklung neuer Materialien immer häufiger Computersimulationen zum Einsatz, doch konnten die komplexen Simulationsergebnisse bisher nur schlecht visualisiert werden. Allenfalls grobe Skizzen oder einzelne Standbilder waren in akzeptabler Rechenzeit zu realisieren; ein interaktives Eingreifen war nicht möglich. Um aus den Simulationsdaten Rückschlüsse über die Materialeigenschaften zu ziehen, braucht ein Entwickler deshalb oft viel mathematisches Verständnis.

Mit dem Visualisierungstool IVAA lassen sich nun schon während der Entwicklung Materialeigenschaften anschaulich erproben. Es stellt poröse und textile Strukturen in ihrer dreidimensionalen Struktur dar. Die Ergebnisse der Strömungssimulation werden realitätsgetreu umgesetzt und können vom Entwickler am Bildschirm mitverfolgt werden.

IVAA wurde vom Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik (ITWM) speziell für die Mikrostruktursimulation entwickelt. Die Arbeitsgruppe hat selbst jahrelange Erfahrungen in der Simulation von Strömungen in porösen Materialien. Ihre Arbeiten zur Mikrostruktursimulation und zum Wärme- und Feuchtetransport in Textilien und Vliesen weckten bereits reges Interesse.

Dank IVAA können jetzt Gesamtpakete angeboten werden, die dem Entwickler leicht zu bedienende Werkzeuge zum virtuellen Materialdesign an die Hand geben. Die Entwicklung neuer textiler Materialien kann damit schneller und besser auf bestimmte Materialeigenschaften hin optimiert werden. »IVAA macht Simulationen auch ohne großes mathematisches Hintergrundwissen verständlich«, erklärt Konrad Steiner, Abteilungsleiter am ITWM. »Damit wird die Lücke geschlossen, die zwischen Simulation und Entwicklung bisher bestand.«

Auf der diesjährigen >Techtextil< wird IVAA erstmals der interessierten Fachöffentlichkeit präsentiert. Die >Techtextil< in Frankfurt ist die bedeutendste Messe für technische Textilien und Vliesstoffe. Sie findet in diesem Jahr vom 24. bis 26. April statt. Das Fraunhofer ITWM finden Sie in Halle 6.0, Stand B 85.

Weitere Informationen:

Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik
Presse und Öffentlichkeitsarbeit
Tel. 06 31 / 2 05-32 42

Dr. Konrad Steiner
Tel. 06 31 / 2 05-40 80

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Cäcilie Kowald idw

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Die Materialwissenschaft bezeichnet eine Wissenschaft, die sich mit der Erforschung – d. h. der Entwicklung, der Herstellung und Verarbeitung – von Materialien und Werkstoffen beschäftigt. Biologische oder medizinische Facetten gewinnen in der modernen Ausrichtung zunehmend an Gewicht.

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