Projektlaufzeit: 06/2021 – 05/2025

Bei der Entwicklung komplexer, hocheffizienter Leichtbaustrukturen für Anwendungen im Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt, im Windenergiesektor, im Bauwesen und in der Medizintechnik führen nachträgliche Abänderungen der Zielvorgaben zu einem enormen zusätzlichen Kosten- und Zeitaufwand. Zudem führen die große Anzahl von Parametern und deren Wechselwirkungen zu komplexen interdisziplinären Zusammenhängen, die in einem geschlossenen Entwurfsansatz bisher nicht beschreibbar sind. Eine solche Verknüpfung mittels digitaler Entwicklungsprozesse bietet ein enormes Potential in den o.a. Branchen: von der Entwicklung nachhaltigerer Materialien, Prozesse und Produkte über die Vermeidung technischer Unfälle und die Verlängerung der Produktlebensdauer bis hin zur Funktionalisierung technischer Systeme durch Funktionsintegration.

Für die digitale Darstellung des Entwicklungsprozesses von Leichtbaustrukturen aus Verbundwerkstoffen werden selbstlernende Methoden und ein virtueller Zwillingsansatz miteinander kombiniert. Solche Ansätze, die alle relevanten Effekte, Randbedingungen, Kriterien und Informationen aus dem Werkstoff- und Produktdesign einbeziehen, existieren derzeit nicht mit genügender Flexibilität. Vielmehr sind hierfür völlig neue softwarebasierte Lösungen erforderlich, die nicht nur für Teile der Konstruktion, sondern für den gesamten Konstruktionsprozess inclusive Recycling tauglich sind. Für die breite Verwendung von digitalen Zwillingen auch in der Industrie und insbesondere bei kmU werden standardisierte, modulare Entwicklungsumgebungen zur Erstellung von digitalen Zwillingen entwickelt. Eine Formalisierung eines digitalen Entwicklungsprozesses schafft die Grundlage für eine Plugin-getriebene Entwicklung, die durch das Einbinden von bereits ausformulierten Teillösungen den Entwicklungsprozess neuer effizienterer und gleichzeitig nachhaltigerer Ingenieurlösungen deutlich vereinfacht und verbessert.

HTWK Promotionsstipendium