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Institut für Fahrzeugsystemtechnik Teilinstitut Leichtbautechnologie

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Teilinstitut Leichtbautechnologie

ThinKing - Auszeichnung für die Leichtbaulösung des Monats im März 2019

Karlsruhe/Stuttgart, 19. März 2019

PRESSEMITTEILUNG – ThinKing März 2019

Der virtuelle Prozessexperte für den Leichtbau – wie man mit KI und maschinellem Lernen die Herstellbarkeit von Bauteilen abschätzt

Lässt sich ein Bauteil mit der gewählten Geometrie wirklich herstellen? Antworten darauf liefern präzise Simulationen, die jedoch zeitintensiv sind. Beschleunigung soll ein neues Programm bieten, welches am Institut für Fahrzeugsystemtechnik am KIT derzeit entwickelt wird: Die Wissenschaftler kombinieren die Prozesssimulationen mit maschinellem Lernen und KI, sodass der Algorithmus Muster erkennen und schnell abschätzen kann, ob die Herstellung des Bauteils klappen wird. Das spart Kosten bei der Entwicklung und Herstellung.  Clemens Zimmerling, der das Programm mit entwickelt, stellt die enormen Möglichkeiten von KI und Co. für den Leichtbau auch in seinem spannenden Vortrag beim 6. Technologietag Hybrider Leichtbau (20. und 21. Mai in Stuttgart) vor.

Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg präsentiert diese Innovation mit ihrem ThinKing im März 2019. Mit diesem Label gibt die Leichtbau BW GmbH monatlich innovativen Produkten oder Dienstleistungen im Leichtbau aus Baden-Württemberg eine Plattform.

Was in Karlsruhe derzeit entwickelt wird, nennen die Wissenschaftler den „virtuellen KI-Prozessexperten“. Per maschinellem Lernen und KI bringen sie dem Algorithmus bei, Muster zu erkennen und so eine Abschätzung zu treffen, ob sich ein Bauteil mit der gewählten Geometrie herstellen lässt oder nicht. „Das ist quasi so, als würde man das Know-how und die Intuition vieler Ingenieure in ein Programm packen und auf diese Weise auf Knopfdruck nutzbar machen“, erklärt Clemens Zimmerling vom Institut für Fahrzeugsystemtechnik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Dieser virtuelle Prozessexperte soll bei der Auslegung von Leichtbau-Strukturen aus Faserverbundstoffen zum Einsatz kommen – sowohl um das Bauteil als auch dessen Herstellungsprozess schnell optimieren zu können.

Besser früh eine gute Aussage als zu spät eine präzise

Im Projekt Forschungsbrücke, gefördert durch das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg, geht es dabei vor allem darum, Auslegungsprozesse zu verstehen und zu beschleunigen. Das Problem bisher: Mit Simulationen des Fertigungsprozesses lässt sich zwar eine virtuelle Bewertung der Herstellbarkeit von Bauteilen vornehmen, diese sind jedoch sehr aufwendig und zeitintensiv. So vervielfachen etwa die aufeinanderfolgenden Optimierungsschleifen die Rechenzeit. „Wir haben das Feedback von Entwicklern erhalten, dass es besser ist, zu einem frühen Zeitpunkt eine gute Abschätzung zu haben, als zu einem späten Zeitpunkt eine sehr präzise“, sagt Zimmerling. Hier soll der „virtuelle KI-Prozessexperte“ unterstützen. „Wenn man ihn bereits in der frühen Phase von Bauteilentwürfen heranzieht, bekommt man frühzeitig ein Feedback zur Herstellbarkeit und eine Abschätzung, wie man den Herstellungsprozess anders gestalten muss. So kann man dank der KI-Methoden untaugliche Prozessvarianten von der Optimierungsrechnung ausschließen und sich für die relativ aufwendigen Simulationen auf die meistversprechende Variante konzentrieren“, erklärt Zimmerling.

„Besonders die Digitalisierung befeuert das Thema Leichtbau ungemein. Wichtig ist es vor allem jetzt auf den Zug aufzuspringen und die Möglichkeiten von etwa KI oder maschinellem Lernen für sich zu entdecken und gewinnbringend zu nutzen – sonst macht es ein anderer“, ist sich Dr. Wolfgang Seeliger, Geschäftsführer der Leichtbau BW, sicher. Gerade die Verkürzung der time-to-market sei ein enormer Werthebel. „Die komplexen Simulationen und Optimierungsschleifen im Leichtbau lassen sich nur noch digital abbilden. Wenn man diese bereits zu Beginn der Produktentwicklung berücksichtigt, kann man das volle Leichtbaupotential heben“, so Seeliger weiter.

„Durch den Einsatz unseres Programms lassen sich Werkzeug- und Herstellungskosten sparen. Und in der Entwicklung werden die Trial-Error-Versuche minimiert, sodass man schneller zu einer fehlerfreien Produktion der Bauteile kommen kann“, meint Zimmerling. Außerdem würden sich mithilfe des Programms kleine Losgrößen kostengünstiger realisieren lassen, bei denen etwa wechselnde Bauteile auf gleicher Produktionslinie hergestellt werden. Dies ist vor allem für Branchen mit hoher Derivatisierung, wie etwa im Automobilbereich, dem Maschinenbau oder der Luft- und Raumfahrt interessant.

Mit Leichtbau als Game Changer die Nase vorn haben

Digitalisierung, Maschinelles Lernen, KI, digitale Entwicklungsketten – das sind beim 6. Technologietag Hybrider Leichtbau keine leeren Worthülsen. Trendsetter und Experten zeigen am 20. und 21. Mai in Stuttgart wie man diese Technologien für den Leichtbau effektiv in der Praxis nutzt, um schneller am Markt zu sein, Prozesse zu optimieren oder mit besseren Produkten den Mitbewerbern einen Schritt voraus zu sein. Einer der Speaker ist Clemens Zimmerling. Die Teilnahmegebühr beträgt 190 Euro. Mehr Infos zum Programm und Anmeldung finden Sie unter: www.technologietag-leichtbau.de

NEU: Der ThinKing im Video!

In unserer neuen Video-Serie „Leichtbau leicht erklärt“ stellen wir Ihnen den ThinKing innerhalb weniger Sekunden vor. Blicken Sie mit uns hinter die Kulissen:

https://youtu.be/2ecH6FK6Nos

Bilder

Clemens Zimmerling (links) und Julian Seuffert forschen am Institut für Fahrzeugsystemtechnik am KIT daran, wie man mithilfe von maschinellem Lernen die Herstellbarkeit eines Bauteils abschätzen kann.


Quelle: Leichtbau BW GmbH. Abdruck honorarfrei.

Im Leichtbau vom maschinellen Lernen profitieren: Der „virtuelle Prozessexperte“ hilft Konstrukteuren, die Herstellbarkeit von Bauteilen abzuschätzen. Das spart nicht nur Kosten, sondern beschleunigt auch die Entwicklung.


Quelle: Leichtbau BW GmbH. Abdruck honorarfrei.

Kontakt für weiterführende Fragen:
Dipl.-Ing. Clemens Zimmerling
clemens.zimmerling∂kit.edu
0721 608-45409

Redtenbacher-Preis der Fakultät für Maschinenbau am KIT

Nils Meyer gewinnt den Redtenbacher-Preis für den besten Masterabschluss im Maschinenbau 2017

Juli 2018: Die Fakultät für Maschinenbau am KIT verleiht Nils Meyer vom Teilinstitut für Leichtbautehnologie den Redtenbacher-Preis für den besten Masterabschluss im Maschinenbau 2017.
Der Preis wurde von der KSB Stiftung gestiftet und wird durch eine Medaille ergänzt, in die Redtenbachers Konterfei graviert wurde.
Ferdinand Redtenbacher (1809-1863) gilt als Wegbereiter des wissenschatlichen Maschinenbaus und lehrte bis kurz vor seinem Tod am Polytechnikum Karlsruhe.


v.l.n.r.: Dekan der Fakultät für Maschinenbau Prof. Dr.-Ing. Carsten Proppe und Preisträger Nils Meyer

Stiftungspreis der Hanns-Voith-Stiftung

Constantin Krauß gewinnt Stiftungspreis der Hanns-Voith-Stiftung

Juni 2018: Die Hanns-Voith-Stiftung würdigt zum sechsten Mal herausragende Abschlussarbeiten mit der Verleihung eines Stiftungspreises. Constantin Krauß vom Teilinstitut Leichtbautechnologie wurde im Themencluster "Neue Werkstoffe" ausgezeichnet. Seine Masterarbeit entstand unter der Betreuung von Prof. Dr.-Ing. Frank Henning sowie Dipl.-Ing. David Hummelberger und trägt den Titel "Entwicklung und Validierung einer mechanismenbasierten Auslegungsmethodik für Metall-Metall-Hybride".


v.l.n.r.: Projektleiter Dipl.-Ing. David Hummelberger, Preisträger Constantin Krauß, Betreuer Prof. Dr.-Ing. Frank Henning, Dr. Johannes Staeves (BMW Group)

Bestnote für Young Investigator Group

Oktober 2017: Das Council for Research and Promotion of Young Scientists (CRYS) hat die Young Investigator Group (YIG) "Green Mobility" von Frau Dr. Luise Kärger mit "außerordentlichem Erfolg" bewertet. Die YIG "Green Mobility" forscht an gewichtsoptimierten Fahrzeugstrukturen. Das KIT hatte die YIG 2014 in Kooperation mit der Vector Stiftung eingerichtet. Mit der Vector Stiftung hat die KIT-Stiftung einen renommierten Förderer gewonnen, der u. a. den wisschenschaftlichen Nachwuchs und die Forschung auf dem Gebiet der umweltfreundlichen und nachhaltigen Mobilität unterstützt.

Link zur Projektseite der YIG "Green Mobility"

Projekt "SMiLE" als Leuchtturmprojekt ausgezeichnet

Beteiligung des Teilinstituts Leichtbautechnologie (KIT-FAST) in den Bereichen Konstruktion und Simulation

Juni 2015: Anlässlich der Nationalen Konferenz Elektromobilität am 15. und 16. Juni in Berlin hat die Bundesregierung sieben herausragende technologische Projekte als Leuchttürme der Elektromobilität ausgezeichnet. Die Auswahl eines Projektes als Leuchtturm ist ein "Gütesiegel" für besonders wichtige Innovationen, die einen bedeutenden Beitrag zum technologischen Fortschritt oder zur Kostensenkung in der Elektromobilität leisten. Bei den bislang  ausgewählten Leuchttürmen standen sechs Zukunftsfelder im Mittelpunkt:

  • Antriebstechnik
  • Energiesysteme und Energiespeicherung
  • Ladeinfrastruktur und Netzintegration, Mobilitätskonzepte
  • Recycling und Ressourceneffizienz
  • Informations- und Kommunikationstechnologie sowie
  • Leichtbau

Ziel von SMILE ist es ein vollständig an den speziellen Anforderungen der Elektromobilität ausgerichtetes Leichtbaukonzept zu entwickeln. Durch die Struktur des Vorhabens wird sichergestellt, dass die Ergebnisse direkt bei den Herstellern entlang der Wertschöpfungskette in standardisierbare Produkte einfließen, die von der jeweils nachfolgenden Wertschöpfungsebene nachgefragt werden. Ausgangspunkt sind innovative Materialien und entsprechend an deren Eigenschaften angepasste Fertigungsprozesse, die im Zusammenhang mit neuartigen Konzepten die Grundlage für wettbewerbsfähige Endprodukte bieten.

Gefördert wird das Vorhaben durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung.

Quelle: bmbf.de (01.07.2015)

Zur Projektseite "SMiLE"

AVK Innovationspreis

3. Platz für die Einreichung "Integrale Herstellung eines funtkionsintegrierten Strukturhohlbauteils mittels triaxialem Geflecht im Hochdruck-RTM-Verfahren"
AVK Innovationspreis 2014

V.l.n.r.: Dr. Gerd Eßwein (Freudenberg New Technologies SE & Co.KG), Florian Gnädinger (Institut für Flugzeugbau, IFB), Alexander Walser (ASCS – Automotive Simulation Center Stuttgart), Dr. Sebastian Kilchert (Fraunhofer EMI), Michael Karcher (Fraunhofer ICT), Prof. Dr.-Ing. Frank Henning (Fraunhofer ICT / Institut für Fahrzeugsystemtechnik FAST), Heike Wolfangel (Wolfangel GmbH, stellvertretene Vorsitzende AVK)

 

Oktober 2014: Verleihung des AVK Innovationspreises in Frankfurt am Main

Integrale Herstellung eines funktionsintegrierten Strukturhohlbauteils mittels triaxialem Geflecht im Hochdruck-RTM Verfahren

Bei dem im Projekt „Forschung für eine geschlossene Simulations- und Fertigungsprozesskette für crashrelevante Faserverbundstrukturen im Automobilbau“ realisierten Demonstrator handelt es sich um ein generisches Strukturhohlbauteil (abgeleitet von einem Sitzquerträger), welches mit einem tri-axialen Geflecht in Kombination mit dem Hochdruck-RTM Verfahren gefertigt wurde. Aus fertigungstechnischer Sicht lag der Fokus auf einer integralen Fertigung mit Zykluszeiten unter 5 min. Im Demonstrator wurden folgende fertigungstechnische Herausforderungen bewältigt:

  • Darstellung kontinuierlich variierender Querschnitte entlang der Bauteilänge zur definierten Energieaufnahme (Absorption)
  • Integration eines Inserts zur Last-/Krafteinleitung
  • Realisierung eines Hinterschnittes im Bauteil (z.B. für Kabeldurchführungen)
  • Fertigung eines Flansches zur möglichen Anbindung an weitere Bauteilkomponenten

 

 

 

Stiftungspreis der Hanns-Voith-Stiftung

Alexander Bernath gewinnt Stiftungspreis für herausragende Abschlussarbeit
Hanns-Voigt Stiftungspreis

V. l n. r.: Betreuer Prof. Dr.-Ing. Frank Henning, Preisträger Alexander Bernath, Jury Mitglied Prof. Sigmar Wittig und Projektleiter Dipl.-Ing. Dino Magagnato.

Juni 2014: Die Hanns-Voith-Stiftung würdigte in diesem Jahr zum zweiten Mal herausragende Abschlussarbeiten mit der Verleihung eines Stiftungspreises. In der Kategorie „Neue Werkstoffe“ konnte sich dieses Jahr ein Absolvent vom Lehrstuhl für Leichtbautechnologie des KIT durchsetzen. Alexander Bernath erhält den Preis für seine Diplomarbeit mit dem Titel „Entwicklung einer Methode zur Simulation des Resin-Transfer-Molding mit OpenFOAM“.

 

Vector Stiftungs-YIG „Green Mobility“

Unter dem Leitgedanken „Green Mobility“ erhielt Frau Dr.-Ing. Luise Kärger den Zuschlag für die Förderung einer Young Investigator Group (YIG) durch die Vector-Stiftung

Februar 2014: Frau Dr.-Ing. Luise Kärger wurde die Leitung einer neuen Young Investigator Group (YIG) übertragen, die das KIT in Kooperation mit der Vector Stiftung eingerichtet hat. YIGs dienen der Förderung herausragender Nachwuchswissenschaftler nach Abschluss der Promotion, ihrer frühen Selbständigkeit und der Stärkung des Forschungsprofils des KIT. Mit der YIG erhielt Frau Dr. Kärger den offiziellen Status einer Nachwuchsgruppenleiterin und wurde Mitglied im Young Investigator Network (YIN), dem interdisziplinären Forschungsnetzwerk der unabhängigen Nachwuchsgruppenleiter des KIT.

Weitere Informationen zur YIG.

 

Best Paper Award der DGM

3. Platz beim 19. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde
DGM Preisverleihung

V. l. n. r.: Bernhard Wielage, Nis Junker, Jörg Hohe, Susann Hausner, Benedikt Haspel, Maik Trautmann, Luise Kärger, David Schuller, Alexander Wanner.

 

Juni 2013: Anlässlich des 19. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde vom 03.-05. Juni 2013 wurden Dr. Luise Kärger, Dino Magagnato, Prof. Frank Henning, Alexander Schön, Patrick Böhler, Sebastian Fischer und Florian Fritz für ihre Veröffentlichung mit dem Titel "Aufbau einer durchgängigen CAE-Kette durch die Verknüpfung von Drapier-, Formfüll- und Struktursimulation zur ganzheitlichen Bewertung von Bauteilen aus Hochleistungsfaserverbunden" ausgezeichnet. Das Paper belegte den 3. Platz beim Best Paper Award der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde e.V..