StahlDigital: Ontologie-basierte interoperable Workflows zur Entwicklung und Optimierung von Stahlwerkstoffen für den Bauteileinsatz: Von der Blechhalbzeugherstellung zur Crashsicherheit

Projektbeschreibung

Vor dem Hintergrund der Nachhaltigkeit, Ressourcenknappheit und der Kreislaufwirtschaft stehen die Stahlherstellung und -verarbeitung in Europa vor einer großen Umwälzung. Ziel des Projekts StahlDigital war es, neue digitale Strategien für die Herstellung von Stahlwerkstoffen und Stahlerzeugnissen zu erarbeiten, damit diese zukünftig schneller und passgenauer entwickelt werden können. Hierbei kamen neuartige Methoden der digitalen Wissens- und Datenverarbeitung zum Einsatz, um alle anfallenden Material- und Prozessdaten entlang von Wertschöpfungs- und Prozessketten ganzheitlich zu nutzen. Im Rahmen des Projekts wurden Technologien für einen anwendungsspezifischen Datenraum und die Abbildung von Datenverarbeitungs-Workflows am Beispiel der Prozesskette von Stahlblechwerkstoffen entwickelt und etabliert. Die Leistungsfähigkeit dieser digitalen Werkzeuge wurde anhand industrieller Anwendungsszenarien im Rahmen einer durchgängigen digitalen Repräsentation einer Prozesskette der Stahlblechumformung, inklusive anfallender Simulations- und Experimentdaten, demonstriert. Dabei wurde der gesamte Herstellungsprozess von der Halbzeugherstellung bis zur Bauteilherstellung, inklusive Bauteileigenschaft (Crashsicherheit), einbezogen.

Teilvorhaben Fraunhofer IWM

Die Aufgabe, Material- und Prozessdaten entlang von Wertschöpfungs- und Prozessketten für eine umfassende Verwertung zusammenzutragen, stellt Unternehmen vor eine enorme Herausforderung. Anfallende Prozessdaten, Simulationsdaten und experimentelle Messungen sind typischerweise sehr heterogen und können nur mit großem Aufwand in gängigen Datenbanken zusammengefasst werden. Mit dem am Fraunhofer IWM entwickelten Dataspace Management System (DSMS), welches auf neuartigen Datenmanagement-Konzepten aufbaut, lassen sich Material- und Prozessdaten unterschiedlichster Art in einer Datenraum-Plattform interoperabel ablegen und miteinander verknüpfen, d.h. in Relation zueinander setzen. DSMS ist dahingehend einzigartig, dass es die Abbildung und Analyse komplexer Prozessketten auf einfache Art und Weise erlaubt. Durch ein integriertes App-Konzept können Applikationen (bspw. Skripte, Simulationssoftware, maschinelles Lernen) auf den abgelegten Daten manuell oder automatisiert ausgeführt werden, um neues Wissen zu erzeugen. DSMS überzeugt durch seine Nutzerfreundlichkeit und unseren Anspruch, die komplexen Technologien des modernen Datenmanagements dem Endnutzer in zugänglicher Form bereitzustellen. Dafür müssen Unternehmen bislang etablierte Datenbanken nicht ersetzen, sondern können DSMS on top implementieren und haben dabei alle Vorteile eines modernen Datenmanagements. In StahlDigital wurden hierdurch Prozessketten und typische Datenverarbeitungsworkflows in der Blechumformung digitalisiert und ausgewertet. Die Anwendung des DSMS wurde anhand von praxisnahen Use-Cases demonstriert, z.B. in Form von automatisierten Workflows zur Auswertung von experimentell ermittelten Materialdaten oder zur Erstellung von Materiakarten und der direkten Einbindung in eine Umformsimulation.