Aufbau kohärenter Datenräume, C-S-P-Modellierung von Gläsern und Anbindung an die Roboterschmelzanlage im Verbundprojekt: Datengetriebener Workflow für die beschleunigte Entwicklung von Glas (Glas Digital)

Abstract

Im Projekt GlasDigital sollte durch eine Kombination eines Datengetriebenen Workflows mit einer beschleunigten Glasfertigung sowie einer automatisierten Glaseigenschaftsanalyse eine deutlich beschleunigte und verbesserte Glasentwicklung ermöglicht werden. Hierbei wurde auf eine schon vor einigen Jahren am Fraunhofer ISC entwickelte Glasscreening-Anlage zurückgegriffen, die zwischenzeitlich deutlich weiterentwickelt wurde und schon zu Projektbeginn beim Projektpartner BAM vorhanden war. Konkret wurden seitens des Fraunhofer ISC folgende Aufgaben (Arbeitspunkte, APs) durchgeführt: 1. Aufbau eines Ontologie-basierten Glasdatenraums auf Basis eines semantischen Mediawikis mit Daten zur chemischen Zusammensetzung, zu Hochtemperatur-Prozessparametern und Eigenschaften aus zusätzlichen Strukturanalyse- und Simulationsergebnissen von verschiedenen Natrium-Aluminium-Boro-Silicat (NABS-)-Gläsern und Anbindung an die Workflowumgebung. Die weltweit durchgeführte Datenextraktion erfolgt dabei nach Möglichkeit ML-gestützt. 2. Neuauslegung der Frontend- und Steuersoftware der robotergestützten Glasschmelzanlage auf Basis der bestehenden Frontend-Software "Glasplaner V1.3" und der bestehenden Steuersoftware "ScreenControl Center 2011" und Anbindung an die Workflowumgebung und die dort installierten Simulationsroutinen. 3. Spektroskopische (RAMAN- und NMR-) Erfassung neuer Strukturdaten von mittels robotergestützter Glasschmelzanlage hergestellter NABS-Gläser 4. C-S-P -Modellierung (Composition-Structure-Property) von NABS-Gläsern (Na-Al-B-Si)-Gläser) unter Verwendung der neuen spektroskopischen Analyseergebnisse und Einbindung der Struktur- und Eigenschaftsdaten in die Datenbank und Schmelzanlage Datei-Upload durch TIB

In the project GlasDigital it was aimed to accelerate the glass-development by setting-up a combination between a data-driven workflow system with an accelerated glass production and an automatized analysis of glass properties. In order to achieve these goals, a glass-screening system at BAM was used. This system based on a system developed by Fraunhofer ISC several years, but which was ameliorated meanwhile significantly; the system was set-up at BAM in Berlin recently. Fraunhofer ISC performed the following major work packages: 1. Creation of an ontology-based glass data space based on a semantic metawiki containing data on the chemical composition of glass, of high temperature process parameters and glass-properties obtained either by measurements, but also by MD simulations. As a reference system, several Sodium-Aluminum-Boro-Silicate (NABS-)-glasses were chosen. The system was integrated into the workflow system developed by the project partners. The literature data-extraction was performed using ML algorithms. 2. Redesign of the Frontend- and control software of the robot-driven glass-melting unit based on the existing software "Glasplaner V1.3" and the also existing control software "ScreenControl Center 2011" and integration into the workflow including the simulation routines developed by joint project partner. 3. Acquisition of spectroscopic (RAMAN and mainly NMR) structural date of NABS-glasses which were prepared using the robot-driven glass-melting unit. 4. C-S-P -Modeling (Composition-Structure-Property) of NABS-glasses (Na-Al-B-Si-glasses) using the newly acquired spectroscopic results and integration of the structure and property data into the data base which is available at the robot-melting unit.