anisotroKI KI-Modelle ersetzen FEM Solver
Automatisierte Erstellung von Materialmodellen für die Simulation anisotroper Kunststoffe mit Hilfe von KI-Modellen
Die Verwendung von anisotropen Materialmodellen in der Struktursimulation von faserverstärkten Kunststoffen ist heute Stand der Technik. Zu groß sind die Fehler bzgl. Steifigkeit und Festigkeit, wenn das richtungsabhängige Materialverhalten aufgrund der Faserorientierungen ignoriert wird.
Die Erstellung von anisotropen Materialmodellen für die Struktursimulation von Kunststoffbauteilen erfordert dabei einen iterativen Kalibrierungsprozess, bei dem Ergebnisse aus der Probekörperherstellung (Spritzguss) und der Materialprüfung (Zugversuche) mit entsprechenden Simulationsergebnissen (Füll- und Struktursimulation) abgeglichen werden.
Diese Vorgehensweise verlangt vom Anwender erhebliches Knowhow und erzeugt signifikante Kosten. Ziel des laufenden Vorhabens ist es, die z. Zt. erforderlichen Simulationsprogramme durch geeignete KI-Modelle zu ersetzen und dem Anwender so ein vollständig gekapseltes und automatisiertes Werkzeug zur Verfügung zu stellen, um anisotrope Materialmodelle zu erstellen und zu validieren.
An Simulationsergebnissen aus Füll- und Struktursimulationen für unterschiedliche Werkstoffe sollen zwei KI-Modelle entwickelt und trainiert werden, um sowohl die lokalen Faserorientierungen in spritzgegossenen Probekörpern als das mechanische Verhalten dieser Probeköper in Zugversuchen vorherzusagen. Die Vorhersagequalität der KI-Modelle wird anhand von praktischen Messdaten und zusätzlichen Simulationen validiert. Die Substitution numerischer FEM-Solver durch KI-Modelle ist hier möglich, weil Geometrie und Randbedingungen der betrachteten Probekörper nur wenig variieren.
Die Projektergebnisse sollen in Form eines zusätzlichen Moduls in eine kommerzielle Software (MatScape) einfließen, die den Einsatz der integrativen Simulation erheblich vereinfacht oder sogar erst ermöglicht und somit zur effektiveren Nutzung des Werkstoffpotentials beiträgt.