Digitaler Zwilling für den Thermoplast-Leichtbau

Das Projekt »Der digitale Zwilling für den Thermoplast-Composite-Leichtbau«, kurz »digitalTPC«, läuft seit Februar 2019 am Fraunhofer IMWS als Verbundprojekt zusammen mit dem Fraunhofer ICT, Fraunhofer IZFP und Fraunhofer SCAI und wird im Rahmen der Fraunhofer-Vorlaufforschung (MAVO) gefördert. Bis Anfang 2022 wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der verschiedenen Institute an dem Daten-, Informations- und KI-getriebenen Vorhaben forschen. Beraten werden sie dabei von Vertreterinnen und Vertretern der Industrie. Der Fokus liegt auf der Entwicklung eines digitalen Zwillings für thermoplastische Composite, wobei die übergreifende Betrachtung in der realen und virtuellen Prozesskette stattfindet.

Digitale Zwillinge speichern Bauteil- und Werkstoffdaten über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Derzeit werden sie in der industriellen Produktion vor allem bei einzelnen Maschinen und Anlagen eingesetzt, wobei es bereits jetzt, durch das Sammeln und Auswerten dieser Daten, zu enormen Effizienzsteigerungen kommt. Ihr Potenzial ist jedoch noch nicht ausgeschöpft. An diesem Punkt setzt das Gemeinschaftsvorhaben an, mit dem Ziel, alle Teilprozessschritte von der Herstellung der Halbzeuge bis zur Bauteilherstellung zu betrachten. Die komplexe Mikrostruktur des Verbundwerkstoffs bei der Herstellung von Halbzeugen und Strukturbauteilen stellt eine große Herausforderung für die Prozesskontrolle dar, was wiederum eine durchgängige Digitalisierung des kompletten Produktionsprozesses erfordert.

Die ganzheitliche Betrachtungsweise innerhalb des Projekts stellt eine wesentliche Neuerung dar, wodurch zukünftig eine Individualisierung aller relevanten Merkmale von Material, Prozess und Bauteil möglich ist. Der im Projekt entwickelte digitale Zwilling soll dieses Potenzial anhand der großserienfähigen Hybrid-Spritzgusstechnologie, bei der kontinuierlich faserverstärkte thermoplastische Tape-Laminat-Halbzeuge umgeformt und hinterspritzt werden, demonstrieren.