SmartMan - Spezifischer Einsatz von Digitalisierung, KI und Kompetenzaufbau in der Fahrzeugzulieferfertigung und im Qualitätsmanagement; Teilvorhaben: Entwicklung schnellrechnender digitaler Zwillinge für thermomechanische Simulationen von Leistungselektronikbauteilen

Abstract

In der Herstellung von Halbleitern kommt es aufgrund von thermomechanischen Belastungen während der Produktion, dem Test und im Betrieb zu Bauteilversagen aufgrund vielfältiger Fehlermechanismen. Die entsprechenden Fehlerbilder sind z.B. Risse, Haftungsverlust an Grenzflächen, Zerrüttung und sonstige Materialermüdung. Im Projekt SmartMan sollte insbesondere die Nullstundenqualität von Halbleitern, also die beim Hersteller erreichte Qualität, wenn das Bauteil die Werkhalle verlässt, verbessert werden. inuTech arbeitete im Vorhaben u.a. eng mit der Robert Bosch GmbH zusammen und unterstützte deren Teilvorhaben zur Halbierung des Ausschusses in der Fertigung von Leistungselektronik für elektrische Fahrzeuge. Als wesentliche Ergebnisse sind im Projekt entstanden: • Schnellrechnende, KI-basierte digitale Zwillinge für thermomechanische Simulationen von Leistungselektronikbauteilen • Methode zur automatischen Generierung von Metamodellen, damit einzelnen Bauteilen aus der Fertigung ohne großen Aufwand jeweils eigene Modelle mit spezifischen Parametern und Messwerten zugewiesen werden können • Workflow bzw. Software-Programm, das FE-Simulationen mit datengetriebenen Surrogatmodellen kombiniert, um die automatische Verarbeitung großer Datenmengen, die Erstellung digitaler Zwillinge sowie die schnelle Vorhersage thermomechanischer Antwortgrößen zu ermöglichen