Werkstoffe im Fokus

Digitale Transformation in der Werkstofftechnik

Bild: Denphumi / Shutterstock.comFolie1

Expertenworkshop zum Thema „Digitale Transformation in der Werkstofftechnik“ 
Die VDI-Gesellschaft Materials Engineering führte im VDI-Haus Düsseldorf dieses Expertentreffen mit dem Ziel durch, die beteiligten Akteure zu vernetzen, eine Analyse der Situation in Deutschland durchzuführen und die Feststellung des Handlungsbedarfs aufzuzeichnen. Dies als Basis für ein VDI-Positionspapier, das die Voraussetzung für die Generierung, Vernetzung und Verfügbarmachung von numerischen und experimentellen Daten beschreibt. Die Werkstoff- bzw. Bauteilentwicklung soll durch die Integration digitaler Techniken wesentlich beschleunigt werden. Am Expertenforum nahmen 20 führende Experten aus Wissenschaft und Industrie teil.

Was bedeutet die digitale Transformation in der Werkstoffentwicklung?
Die digitale Transformation in der Werkstofftechnik umfasst die Materialentwicklung bis zum funktionierenden Bauteil und darüber hinaus bis zur Materialveränderung während des laufenden Betriebes. Dazu müssen alle Skalen von der atomaren Ebene bis zur Prozesstechnik und den Betriebsbedingungen einbezogen werden. Hier bestehen häufig Probleme an den Schnittstellen unterschiedlicher Softwaretools. Zudem fehlen Standards zur Beschreibung der Materialien und zur Einbringung von Daten in den Datenraum. Zur Lösung dieser Probleme will die VDI-GME beitragen.

Warum ist die digitale Transformation in der Werkstoffentwicklung so wichtig?
Wir haben festgestellt, dass die Werkstofftechnik in den Verlautbarungen zum Thema Industrie 4.0 in Deutschland bisher eher nicht vorkommt. Werkstoffe sind häufig nicht im Fokus, wenn es um innovative Produktherstellung geht, aber wesentliche Voraussetzung dafür. Die USA wollen hingegen mit der „Materials Genome Initiative“ der Regierung Obama die Entwicklungszeit von neuen Werkstoffen halbieren. Dafür sind 100 Millionen Dollar bereitgestellt, um bessere Verfahren zu entwickeln und die Eigenschaften bisher unbekannter Stoffkombinationen rechnerisch zu simulieren. Wesentlicher Teil des Vorhabens ist, dass Industrie und Wissenschaft eine gemeinsame zentrale (Material)Datenbank zur Verfügung haben, womit alle entstehenden Daten und Computermodelle für die Community offen zugänglich sind. So können Forscher von den Erkenntnissen aller Kollegen profitieren.

Die Industrievertreter des Workshops bestätigten klar, dass die produzierende Industrie das Integrated Computational Materials and Processing Engineering ICMPE verstärkt anwenden muss, um im Wettbewerb bestehen zu können. Hier muss Industrie und Wissenschaft zusammenarbeiten.

Welche wesentlichen Feststellungen wurden anlässlich des Workshops gemacht?
In Deutschland ist die Expertise zum Thema zwar in sehr hoher Qualität vorhanden, aber häufig fragmentiert. Deswegen ist ein gemeinsames Vorgehen nicht möglich. Die Expertisen müssen daher strukturiert gebündelt werden. Zudem werden dringend Experten benötigt, die sowohl Materialexpertise mitbringen und auch die erforderlichen Computertechniken beherrschen. „Hybridexperten“ im Bereich Werkstofftechnik und IT, die anwenderfreundliche Softwaretools entwickeln können. Das Studium sollte dahingehend modernisiert werden. Es wird mehr Software-Know-How benötigt. Bisher kann die Werkstofftechnik zu wenig IKT und umgekehrt. Auch Forschungsgelder werden zum Thema Methodenentwicklung relativ wenig zur Verfügung gestellt. In diesem Bereich „sitzt man häufig zwischen den Stühlen“.

Und wie geht es jetzt weiter?
Anlässlich des Workshops wurde eine Arbeitsgruppe innerhalb der VDI-GME gegründet, die ein VDI-Positionspapier in den kommenden Monaten erarbeiten werden. Zudem sollen Untergruppen eingerichtet werden, die VDI-Richtlinien zur Beschreibung geeigneter Datenströme und integrierbarer Softwaretools erstellen.

In diesem Zusammenhang vielleicht auch noch interessant: Die 4. VDI-Fachkonferenz Big Data Technologien in der Produktion 2016  28. und 29. Juni 2016 in Karlsruhe. Mehr Infos und Anmeldung unter www.vdi.de/bigdata.

Bild: VDIHans_Juergen Schaefer_02_TW1Autor: Dr.-Ing. Hans-Jürgen Schäfer
Geschäftsführer der VDI-Gesellschaft Materials Engineering

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