Motivation
Leichtbau ist eine Schlüsseltechnologie, um Emissionen und den Energieaufwand zu minimieren, indem die Massen reduziert werden. Gerade bei den Composite-Werkstoffen liegt durch ihre dichtespezifisch hohe Festigkeit und Steifigkeit ein erhebliches Potenzial für den Leichtbau. Unter Composite-Werkstoffen (Verbundwerkstoffen) ist ein Werkstoff aus zwei oder mehr verbundenen Materialien zu verstehen, der andere Werkstoffeigenschaften besitzt als seine einzelnen Komponenten. Eine große Herausforderung in der Verbreitung der Composite-Werkstoffe liegt in der Komplexität der Fertigungsprozesse, die sich auch in der Kostenkalkulation widerspiegelt und Unsicherheiten in der Angebots- und Planungsphase zur Folge hat. Für branchenüblich geringere Stückzahlen ist die Angebotskalkulation mit einem enormen Zeitaufwand verbunden und steht oftmals in keinem Verhältnis zur Erfolgsaussicht des Angebotserstellers. Damit können diese Werkstoffe für relevante Anwendungsfelder wie den Maschinenbau bisher kaum erschlossen werden.
Ziele und Vorgehen
Ziel des Verbundvorhabens „KICarbon“ ist es, die Kostenprognose von Composite-Bauteilen durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) signifikant zu vereinfachen und zu beschleunigen. Übergeordnetes Ziel ist es, Leichtbauwerkstoffe auch in Branchen mit geringer Stückzahl, aber hohem Impact, herstellen zu können und Kostenprognosen von fertigenden kleinen und mittleren Unternehmen präziser zu machen. Hierzu wurden im Konsortium wichtige Kompetenzen gebündelt. Im Projekt soll das vorhandene heuristische und 3D-modellbasierte Know-how auf Composite-Bauteile übertragen werden. Dazu wird der zweistufige Prozess der Composite-Fertigung aus Werkzeug- und Bauteilfertigung in Kostenmodelle überführt. Die Bestandsdaten werden zunächst strukturiert und aufbereitet und Algorithmen entwickelt, die eine 3D-Analyse von Bauteil und Werkzeug erlauben. Hierzu werden sowohl heuristische als auch KI-basierte Verfahren kombiniert, um eine Kostenanalyse auf Basis der Daten abzuleiten. Abschließend soll das Modell validiert und in einen KI-Software-Demonstrator überführt werden.
Innovationen und Perspektiven
Die grundlegende Methodik zur Prognose von Bauteilkosten auf Basis von 3D-Geometrien ist auf viele weitere Fertigungsverfahren übertragbar (z.B. Kunststoff-Spritzguss, Umformtechnik, Metallguss) und hat daher hohes Potenzial, um die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen zu steigern. Durch das große Netzwerk der Firmen kann die Technologie mit Partnerunternehmen mit hoher Marktorientierung frühzeitig evaluiert werden. Dabei werden die strategischen Ziele der Bundesregierung bezüglich Energieeffizienz, Leichtbau und Künstlicher Intelligenz im Projekt berücksichtigt.