Entwicklung werkstoffmechanisch basierter Modelle für einen "Digital Twin" zur Bewertung der Schadenstoleranz von komplexen Schmiedeteilen

Abstract

Das Verbundprojekt "ATON" bildet den technologisch-wissenschaftlichen Rahmen für ausgewählte strategische Forschungsthemen im Bereich metallischer Rumpfstrukturen, um den steigenden Anforderungen an die Lufttransportkapazität unter Berücksichtigung ökonomischer und ökologischer Kriterien gerecht zu werden. Projektübergreifend werden die strategischen Aspekte der verstärkten Digitalisierung bestehender Prozessketten sowie die Verbesserung der Kosten- und Ökoeffizienz bei der Auswahl von Technologien und der Herstellung von Flugzeugkomponenten verfolgt, um die Leistungsfähigkeit der Produktionsstätten von Flugzeugkomponenten in Deutschland zu stärken. Um dieses Ziel zu erreichen, wird der immer effizientere Einsatz von Werkstoffen bis an ihre Belastungsgrenzen erfordert, was eine präzise Kenntnis der komplexen mechanischen Eigenschaften und Versagensmechanismen notwendig macht. Wesentliches Ziel der Arbeiten ist daher die Erhebung hochpräziser Werkstoffdaten. Im Rahmen des DLR-Vorhabens (ATON-DLR) wird an der Digitalisierung der Werkstoffprüfung durch die Integration von Robotik, FE-Simulationsergebnissen und realen Testbauteilen gearbeitet. Dabei sollen datenbasierte Deep-Learning-Algorithmen zur Erkennung von Zusammenhängen zwischen globalen und lokalen Beanspruchungen, anisotropen Werkstoffeigenschaften und Rissverhalten eingesetzt werden, um die Aussagekraft der Versuche signifikant zu erhöhen. Hierzu muss der Automatisierungsgrad der Versuche im Vergleich zum aktuellen Standard deutlich gesteigert werden, was gleichzeitig die Prüfkosten und die Testzeiten reduziert.