Modelle & Simulation
Modelle & Simulation stellen in unserer ganzheitlichen Material-, Werkstoff-, Verfahrens- & Bauteilentwicklung einen wesentlichen Entwicklungsbaustein dar. Zur sicheren und effizienten Überwachung von Bauteilen und Konstruktionen sind sensorbasierte Modelle und Simulationen wertvolle Hilfsmittel. Wir arbeiten an Analyse und Beantwortung multiphysikalische Problemstellungen und nutzen dafür numerische Modelle und Methoden der technischen Mechanik (Kinetik, Dynamik, Kontinuumsmechanik), der Strömungsmechanik und Wärmeübertragungs-simulationen. Die Validierung und Kalibrierung der Prognosemodelle erfolgt dabei durch Experimente an Prototypenmodellen oder durch die Beobachtung realer Systeme und deren Abgleich mit den Simulationsergebnissen.
Unser Schwerpunkte im Bereich Modelle & Simulation
Modellbasierte Identifikation von Materialkennwerten
Klassische Tests mit physischen Prototypen sind in der Regel zeitaufwendig und kostspielig. Gleichzeitig steigen Kundenerwartungen sowie Wettbewerbs- und Innovationsdruck schneller als je zuvor. Durch den Einsatz von Simulationssoftware können diese physischen Prototypen zwar nicht vollständig ersetzt, deren Anzahl in allen Entwicklungsphasen aber deutlich reduziert werden.
Wir nutzen Modelle um darauf basierend Eigenschaftsparameter und Materialkennwerte zu ermitteln. Damit können wir solche Materialkennwerte sehr viel schneller auch an komplexen Strukturen ermitteln und für die weitere Material- und Verfahrensentwicklung bereitstellen.
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Mikrostrukturbasierte Modellierung von Werkstoffen
Zahlreiche Werkstoffe, darunter Beton, Holz und Asphalt, aber auch die Metalle, weisen ein heterogenes Gefüge auf, welches sich auf verschiedenen Beobachtungsskalen auflösen lässt. Die makroskopischen Eigenschaften der Materialien werden dabei durch die jeweilige spezifische Mikrostruktur bestimmt. Dies motiviert die Anwendung mikrostrukturbasierter Vorhersagemodelle, die das makroskopische Materialverhalten ausgehend von mikrostrukturellen Charakteristika abschätzen. Für die Kalibrierung und Validierung dieser Multiskalenmodelle ist es erforderlich, skalenübergreifende experimentelle Untersuchungen durchzuführen.
Daten- & modellbasierte Prozess-Simulation
Mit den aktuellen Entwicklungen der Industrie 4.0 wird sich die durchgehende digitale Modellierung von Wertschöpfungsketten in allen Industriebereichen durchsetzen. Neue Produktionsverfahren zur Herstellung funktionalisierter Materialien und Bauteile, die Vorhersage der Auswirkungen neuer Fertigungsverfahren auf die Werkstoff- und Produkteigenschaften sowie die adaptive Steuerung der Fertigungsprozesse, um damit bestimmte Eigenschaften der Komponenten gezielt einzustellen, verlangen nach neuen Methoden und Modellen für Prognosezwecke und zur Überwachung und Qualitätskontrolle.
Wir arbeiten an multiphysikalische Problemstellungen. Dabei nutzen wir numerische Modelle und Methoden der technischen Mechanik (Kinetik, Dynamik, Kontinuumsmechanik), der Strömungsmechanik und auf Wärme- übertragungssimulationen je nach Fragestellung.
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Charakterisierung & Funktionalisierung von Werkstoffen und Bauteilen
Im Rahmen einer dynamisch-mechanischen Analyse (DMA) zur Charakterisierung von Werkstoffen sind nur kleine Probekörper notwendig, die in verschiedenen Messmodi (meist Zug, Torsion, aber auch in Biegung und Druck) bei unterschiedlichen Frequenzen belastet werden können. Zusätzlich wird durch die Verwendung von Temperierkammern und Feuchtemesszellen die Charakterisierung des mechanischen Verhaltens in Abhängigkeit von variierenden Umgebungsbedingungen ermöglicht. Im Ergebnis können zukünftig temperatur- und feuchteabhängige Materialparameter generiert und in Materialmodelle überführt werden. Dies ermöglicht prognosefähige Simulationsmodelle und die anwendungsspezifische Optimierung von Bindemittelsystemen.
Unser Schwerpunkte im Bereich Modelle & Simulation
