Use Case FVK im Materials Data Space, Digitalisierung der Materialkompetenz als Komplementar zur Industrie 4.0

摘要

Der Materials Data Space stellt unternehmensubergreifend digitale Daten zu Materialien und Werkstoffen entlang der gesamten Wertschopfungskette bereit. Durch die Vernetzung werden kurzere Entwicklungszeiten, lernende Fertigungsverfahren und neue Geschaftsmodelle moglich, zudem ergeben sich enorme Potenziale fur Materialeffizienz, Produktionseffizienz und Recycling. Neue Werkstoffe sind der entscheidende Treiber bei der Entwicklung innovativer Produkte im verarbeitenden Gewerbe. Schatzungen zufolge basieren heute bis zu 70 Prozent aller neuen Erzeugnisse auf neuen Werkstoffen. Fur Industrie 4.0, die enge Verzahnung der Produktion mit der modernen Informations- und Kommunikationstechnik, wird die Bedeutung der Werkstoffe noch steigen. Sie sollen massgeschneiderte Produkte nach individuellen Kundenwunschen moglich machen, die on demand, adaptiv, multifunktional oder by design hergestellt werden konnen - kostengunstig, mit hoher Qualitat und bei kurzen Innovationszyklen. Der Materials Data Space wurde als Grundlage fur die Werkstoffentwicklung, - herstellung und - verarbeitung innerhalb von Industrie 4.0 entwickelt. So wie Material und Werkstoffe den substanziellen Trager fur die Werkstucke und Bauteile liefern, ist der Materials Data Space das digitale Abbild davon. Er stellt digitalisiert alle relevanten Informationen zu Materialien und Werkstoffen in einer leistungsfahigen und unternehmensubergreifenden digitalen Infrastruktur uber den gesamten Lebensdauerzyklus zur Verfugung. Leichtbaustrukturen aus Faserverbundkunststoffen (FVK), halten aus Grunden der Ressourceneffizienz zunehmend Einzug in die Produktion von Fahrzeugen, Maschinen und Anlagen. Damit einhergehend ist an einigen Stellen der Technologiesprung von der manuellen FVK-Fertigung zu einer teil- bzw. vollautomatisierten Fertigung kleiner bis mittlerer Stuckzahlen bereits vollzogen worden. Um den nachsten Schritt in Richtung grossindustrieller Fertigung realisieren zu konnen, mussen die entsprechenden FVK-Technologien Industrie 4.0-fahig gemacht werden. Die bislang ungeloste Kernproblematik dabei ist die durchgangige Erfassung, Strukturierung und Interpretation von Material-, Prozess- und Bauteildaten entlang des gesamten Produktlebenszyklus von der Produktentstehungs- bis in die Nutzungsphase. Stand dieser Entwicklung und die in nachster Zukunft zu bewaltigenden Herausforderungen insbesondere fur die Materialklasse Faserverbundkunststoffe werden in dem Vortrag dargestellt. Dabei wird besonderer Fokus auf die Bedurfnisse der Automobilindustrie gelegt. Die Datenplattform, die neben der Softwarekomponente auch Hardwareaspekte standardisieren muss, kann gegliedert werden in die Teilschritte: 1. Integrierte Erfassung von Material-, Prozess- und Bauteildaten; 2. Fusion und Strukturierung der Messdaten zur standardisierten Weiterverarbeitung und... 3. deren computergestutzte Interpretation mit Hilfe materialwissenschaftlicher Modelle Fur grossserientechnisch hergestellte FVK-Leichtbaustrukturen mussen diese Grossen skalen-und lebenszyklusubergreifend durchgangig abgebildet und dem Industrial Data Space von Industrie 4.0 in geeigneter Form zur Verfugung gestellt werden.