Lehrstuhl Informatik VII

Das Projekt gliedert sich in die Aspekte Simulation und Modellierung. Dies beinhaltet die effiziente Simulation des Beschichtens freigeformter Werkzeuge durch Spritzen und die Entwicklung geeigneter (modellgestützer) Methoden für rechenaufwändige Simulationen bei bahnorientierten Fertigungsprozessen.

Simulation

Simulationen sind bei der Überprüfung des Fehlers zwischen Soll- und Ist- Beschichtung im Rahmen des Fertigungsprozesses bedeutungsvoll, etwa im Zusammenhang mit dessen rechnerbasierten Optimierung, bei der ein geringer Rechenaufwand wesentlich ist. Um die Simulation für Bauteile mit großer Oberfläche nutzen zu können, aber auch präzise Ergebnisse für relevante Größen, wie zum Beispiel Porosität oder Oberflächenrauheit, zu erhalten, soll die Simulation auf zwei Ebenen stattfinden.

Auf Mikroebene werden einzelne Partikel mit stochastisch bestimmten Eigenschaften betrachtet, welche sich Schicht für Schicht auf dem Substrat ablagern. Das Vorgehen bei der Ablagerung soll dabei mit einer FE-Simulation, die Gegenstand eines anderen Teilprojekts des Sonderforschungsbereichs ist, abgeglichen werden. Aufgrund des zu erwartenden hohen Rechen- und Speicherbedarfs kann auf Mikroebene nur eine relativ kleine Grundfläche beschichtet werden.

Auf Makroebene ist das Ziel, die komplette Beschichtung eines Werkstücks mit akzeptablem Rechenaufwand zu ermöglichen. Dies kann durch die sukzessive Aufsummierung von Footprints auf der Oberfläche entlang vorgegebener Bahnen geschehen. Unter einem Footprint wird in diesem Zusammenhang das Oberflächenprofil verstanden, welches man durch das Spritzen mit unbewegter Spritzpistole auf eine Stelle erhält.

Koppelung und Fertigungskette

Des Weiteren soll eine Methode zur simulationsübergreifenden Nutzung lokal ausgeführter genauer aber rechenaufwändiger Simulationen bei bahnorientierten Fertigungsprozessen entwickelt werden. Dies soll durch Interpolation und Approximation von Eingriffs- und Wirkungsmerkmalen, die an diskreten Stützstellen lokal berechnet werden, längs der dazwischen liegenden Bahnsegmente geschehen. Dazu sollen Techniken des Morphings und der Registrierung von Bildern und geometrischen Formen eingesetzt werden. Die Bedeutung liegt in der umfassenderen Nutzbarmachung genauerer Daten, die aufgrund des Rechenaufwands nicht überall längs einer Bahn berechnet werden können.

Darüber hinaus sollen Verfahren für die Verknüpfung von Simulationen unterschiedlicher Arten von Fertigungsprozessen betrachtet werden. Dabei soll speziell die Verknüpfung einer Beschichtungs- und einer Verdichtungssimulation zur Simulation des gekoppelten Beschichtens und Verdichtens durch Industrieroboter bearbeitet werden. Die Bedeutung dieses Ziels liegt in der Ausweitung der Simulationsmöglichkeiten über Einzelprozesse hinaus, etwa zur ganzheitlichen Optimierung einer Fertigungskette aus mehreren Einzelprozessen, wobei besondere Anforderungen an die Berechnungseffizienz der Verknüpfung gestellt werden.