Skip to main content
main-content

04.04.2018 | Werkstoffe | Nachricht | Onlineartikel

Fraunhofer-Software beschleunigt Materialentwicklung

Autor:
Patrick Schäfer

Der Bedarf an neuen Materialien in der Automobilindustrie steigt. Mit einer speziell entwickelten Software kürzen Forscher des Fraunhofer-Instituts den langwierigen Prozess der Suche nach neuen Materialien ab.

Mit dem "Virtual Material Design"-Ansatz, der speziell entwickelten Software Tremolo-X und einer Kombination von Multiskalenmodellen, Datenanalyse und maschinellem Lernen wollen die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen (SCAI) in Sankt Augustin schneller optimierte Materialien entwickeln können. Diese neue Methode soll die langwierige Suche in riesigen Werkstoffdatenbanken und anschließende Laborversuche weitgehend überflüssig machen. 

"Die Idee ist, über virtuelle Prozesse die Anzahl der Kandidaten auszusieben, bis nur noch einige wenige übrig sind, die dann im Labor getestet werden", erläutert Dr. Jan Hamaekers vom Fraunhofer SCAI. Dafür werden die zuvor definierten Anforderungen an den Werkstoff bis auf die atomare Ebene herunter gebrochen. Diese werden im Computer mit der Fraunhofer-Software auf zwei verschiedene Weisen simuliert: Auf atomarer- oder auf Quantenebene werden virtuelle Teilchen simuliert. Die Software Tremolo-X berechnet dann das Verhalten der Teilchen des Materials bei bestimmten physikalischen Effekten, um herauszufinden, ob sich auf Basis dieser Teilchen ein Werkstoff mit den gewünschten Eigenschaften entwickeln lässt.

Von der Quantenebene zur Traktionsbatterie

Bei der Multiskalen-Modellierung wird zunächst auf Quantenebene die Chemie des Materials beschrieben. Diese Informationen werden dann auf immer gröbere Modelle übertragen, die Moleküle und deren physikalische Eigenschaften abbilden. "Will man zum Beispiel bei einer Lithium-Ionen-Batterie vorhersagen, wie gut das Elektrolyt ist beziehungsweise wie schnell die Ionen diffundieren, simulieren wir zunächst die Teilchen auf der Quantenebene und sehen, was da für Reaktionen ablaufen. Dann gehen wir mit diesen Informationen auf die nächste Ebene und erhalten Aufschluss über die Dynamik, also wie sich die Partikel auf atomarer Ebene bewegen. Von hier können wir dann noch eine Skala nach oben gehen und uns anschauen, wie sich das Elektrolyt in der makroskopischen Welt verhält. So erhalten wir präzise Einblicke in alle Abläufe und können falls nötig Prozesse anpassen oder verändern", so Hamaekers. Das Fraunhofer SCAI stellt das virtuelle Materialdesign auf der Hannover Messe 2018 vor.

Weiterführende Themen

Die Hintergründe zu diesem Inhalt

Das könnte Sie auch interessieren

Premium Partner

Neuer InhaltdSpaceFEVValeo LogoTE Connectivity Corporation

BranchenIndex Online

Die B2B-Firmensuche für Industrie und Wirtschaft: Kostenfrei in Firmenprofilen nach Lieferanten, Herstellern, Dienstleistern und Händlern recherchieren.

Zur B2B-Firmensuche

Whitepaper

- ANZEIGE -

INDUSTRIE 4.0

Der Hype um Industrie 4.0 hat sich gelegt – nun geht es an die Umsetzung. Das Whitepaper von Protolabs zeigt Unternehmen und Führungskräften, wie sie die 4. Industrielle Revolution erfolgreich meistern. Es liegt an den Herstellern, die besten Möglichkeiten und effizientesten Prozesse bereitzustellen, die Unternehmen für die Herstellung von Produkten nutzen können. Lesen Sie mehr zu: Verbesserten Strukturen von Herstellern und Fabriken | Konvergenz zwischen Soft- und Hardwareautomatisierung | Auswirkungen auf die Neuaufstellung von Unternehmen | verkürzten Produkteinführungszeiten.
Jetzt gratis downloaden!

Sonderveröffentlichung

- ANZEIGE -

AVL ADAS Validierung: Vielfalt autonomer Fahrszenarien absichern

AVL bietet wegweisende Lösungen für die zeiteffiziente Validierung der zahllosen Szenarien von Level 3 & 4 Funktionen durch die Kombination virtueller und realer Tests plus automatisierter Analyse Tools. Damit kann die Entwicklungszeit für AD-Systeme drastisch gesenkt werden.  Mehr dazu erfahren Sie hier!

- ANZEIGE -

INNOVATIVE LÖSUNGEN FÜR DIE E-DRIVE VALIDIERUNG

Das optimale E-Drive System sollte sowohl klein und leicht als auch kosteneffizient sein. Die Lösung sind flexible Testsysteme, die die Entwicklung von unterschiedlichsten E-Drive Systemen unterstützen.

Mehr dazu erfahren Sie hier!

Bildnachweise