DER KONSTRUKTEUR 10/2023

WERKSTOFF- UND VERBINDUNGSTECHNIK
HOCHLEISTUNGS-KUNSTSTOFFE AUSLEGEN MIT KI
In einem neu gestarteten Verbundprojekt soll, durch die Entwicklung von KI-Modellen
zur Vorhersage der Faserorientierung in Probekörpern und deren Auswirkung auf
das mechanische Verhalten, die Erstellung anisotroper Materialmodelle automatisiert
und der Einsatz der integrativen Simulation vereinfacht werden.
PRODUKTE UND ANWENDUNGEN
Die Erstellung anisotroper Materialmodelle für die Struktursimulation
von Kunststoffbauteilen erfordert einen
iterativen Kalibrierungsprozess, bei dem Ergebnisse aus
der Probenherstellung (Spritzguss) und der Materialprüfung
(Zugversuche) mit entsprechenden Simulationsergebnissen
(Füll- und strukturmechanische Simulation) abgeglichen
werden. Diese Vorgehensweise verlangt vom Anwender erhebliches
Knowhow. Hier unterstützt das Kunststoff-Zentrum SKZ seit
vielen Jahren bei konkreten Fragestellungen zur Materialprüfung
und Digitalisierung in der Kunststofftechnik.
Um diese Know-how-Lücke nun zu schließen, haben Part
Engineering, Aixtrusion und das SKZ ein neues Forschungsprojekt
gestartet. Dabei sollen die notwendigen Simulationsprogramme
durch geeignete KI-Modelle (Künstliche Intelligenz)
ersetzt werden. Ziel ist es, dem Anwender ein vollständig gekapseltes
und automatisiertes Werkzeug zur Erstellung und Validierung
anisotroper Materialmodelle zur Verfügung zu stellen.
Dr.-Ing. Frédéric Achereiner, Expert Engineer der Gruppe
Bauteileigenschaften, SKZ – KFE gGmbH, Würzburg
In dem 30-monatigen Projekt werden zwei KI-Modelle entwickelt,
um sowohl die lokale Faserorientierung in spritzgegossenen
Proben als auch das mechanische Verhalten dieser Proben in
Zugversuchen vorherzusagen. Die KI-Modelle werden mit Simulationsergebnissen
aus den Füll- und strukturmechanischen
Simulationen für verschiedene Materialien trainiert. Die Vorhersagequalität
der KI-Modelle wird anhand von praktischen Messdaten
und zusätzlichen Simulationen validiert.
INTEGRATIVE SIMULATION
FÜR KMU ERMÖGLICHEN
Die Projektergebnisse sollen in Form eines Zusatzmoduls in eine
kommerzielle Software einfließen, die den Einsatz der integrativen
Simulation deutlich vereinfacht. „Das Potenzial der integrativen
Simulation für einen effizienteren Materialeinsatz wird heute
noch viel zu wenig genutzt“, sagt Dr. Marcus Stojek, Geschäftsführer
von Part Engineering. „Für viele unserer kleinen und mittelständischen
Kunden liegt die Hürde in der Verfügbarkeit von
anisotropen Werkstoffmodellen. Nicht selten fehlt schlicht der
Zugang zu einem der notwendigen externen FE-Solver für die
Füll- und strukturmechanische Simulation, um solche Modelle
selbst zu erstellen. In vielen Fällen ermöglicht erst die Integration
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