Masterarbeit: Einbinden eines Open Source FEM-Programms in ein bestehendes holistisches Simulationssystem zur Erhöhung des Detailgrades von Digitalen Zwillingen
Digitale Zwillinge sind aus der heutigen Produkt- und Prozessentwicklung nicht mehr wegzudenken. Sie repräsentieren reale technische Assets oder Prozesse in modellhafter Form, wobei sie zumeist noch zusätzliche Algorithmen oder Analysesoftware enthalten. Somit bieten sie ein mächtiges Werkzeug, das während des gesamten Lebenszyklus des Systems das Zusammenspiel aller Komponenten analysieren, voraussagen und somit auch optimieren kann.
Davon losgelöst wird aber das strukturelle und materialspezifische Verhalten einzelner Bauteile immer noch in eigenen Simulationen betrachtet. Zumeist bedient man sich hierfür der FEM (Finite Elemente Methode). Die voneinander getrennten Simulationen machen es zum jetzigen Forschungsstand wenn überhaupt nur auf zeit- und kostenintensiven Umwegen möglich, die Wechselwirkungen von der Struktur und den restlichen Aspekten des Digitalen Zwillings vorherzusagen. Das ist besonders in der Robotik problematisch: So kann mit dem Digitalen Zwilling nicht abgebildet werden, unter welchen Umständen z.B. Materialversagen auftritt und welche Reaktionen dann sinnvoll wären oder welchen Einfluss ein sich verformendes Bauteil auf das restliche System hat. Damit fehlt (noch) eine entscheidende Komponente des Gesamtsystems
FEM-berechnete Verformung der Basis bei Bewegung des Roboters
Aufgabenbeschreibung
Das MMI nutzt die Software VEROSIM als eine umfassende Simulationsumgebung für Digitale Zwillinge aus verschiedensten Anwendungsbereichen (Industrie, Weltraum, Wald). Im Zuge einer Bachelor-/Masterarbeit soll diese um eine FEM ergänzt werden. Dabei stehen verschiedene Open Source Programme zur Verfügung (Z88 Aurora, FEAP, openFoam, netgen etc.). Die Arbeit umfasst die Auswahl eines geeigneten Programms, die Einarbeitung in die Benutzung desselben und schließlich die Einbindung in die vorliegende Simulationsumgebung. Dabei kann eine klassische Co-Simulation angestrebt werden, dies muss aber nicht unbedingt der Fall sein. Abschließend soll die entwickelte Kopplung an einem Digittalen Zwilling getestet werden.
Stichworte: Digitaler Zwilling, FEM, Struktursimulation, Simulationskopplung
Betreuer: Kaufmann
Weitere Arbeiten
MA: Automatisierung der Verhandlung von digitalen Nutzungsrechten durch Self-sovereign Digital Twins
