Multiphysics

 

Software und Dienstleistungen

Das MpCCI-Portfolio bietet Schnittstellenlösungen für gekoppelte Simulationen, integrierte Prozessketten und digitale Zwillinge.

Aktuelle Forschungsprojekte

In kooperativen Forschungsprojekten mit Partnern aus Industrie und Forschung werden neue Methoden entwickelt und erprobt.

Strategische Forschungsthemen

Langfristig wichtige und strategische Themen werden in internen Vorlaufprojekten bearbeitet.

Der virtuelle Entwurf und die Entwicklung effizienter Fertigungsprozesse und fortschrittlicher Produkte ist ein wichtiges Ziel in der industriellen Anwendung. Multiphysikalische Simulationsmodelle Rückschlüsse ermöglichen die detaillierte Modellierung gekoppelter physikalischer Effekte – integrierte virtuelle Prozessketten erlauben die Berücksichtigung der kompletten Fertigungshistorie und verwendeten Materialien in der virtuellen Fertigungssimulation. Das MpCCI-Schnittstellenportfolio von Fraunhofer SCAI bietet eine herstellerneutrale Softwarelösung für die direkte Codekopplung und den nahtlosen Datentransfer in integrierten CAE-Workflows.

Digitale Zwillinge verknüpfen reale Daten von Produktionsmaschinen und physikalischen Tests mit virtuellen Modellen und Simulationsergebnissen. Intelligente Analysewerkzeuge helfen dabei, Korrelationen zwischen Daten zu finden und die Prognosefähigkeit im Zeitverlauf zu erhöhen. Die neu entstehende MpCCI Twin Toolbox bietet allgemeine Architekturkonzepte und Software-Module zur Verbesserung Ihrer Digital Twin-Realisierung.

Die intelligente Kombination von multiphysikalischer Modellierung mit digitalen Zwillingskonzepten wird bessere Einblicke in Fertigungsprozesse und komplexes Produktverhalten ermöglichen. Das Fraunhofer SCAI bietet seine Expertise und F&E-Unterstützung bei der Realisierung von Lösungen für Industriepartner und als Partner in nationalen und internationalen Kooperationsprojekten an.

Software und Dienstleistungen

Das Geschäftsfeld Multiphysics des Fraunhofer SCAI bietet MpCCI-Software und Dienstleistungen für verschiedene CAE-Disziplinen und Anwendungsbereiche an. Das zentrale Ziel bei allen Angeboten ist eine tiefergehende Integration von virtuellen Engineering-Prozessen und realen Daten in digitalen Zwillingen:   

  • Das MpCCI CouplingEnvironment ermöglicht die Kopplung von (kommerziellen) CAE-Werkzeugen, um z.B. Fluid-Struktur-Wechselwirkungen, thermische und Strahlungskopplung, thermisches Management von Elektromotoren oder elektrische Lichtbögen zu modellieren.

  • Die MpCCI Mapping tools erlauben einen nahtlosen Datentransfer innerhalb integrierter CAE-Workflows - einschließlich Dateiformatkonvertierung, Vergleich von Quell-und Zieldiskretisiereung, Interpolation der Simulationsergebnisse zwischen inkompatiblen Diskretisierungen und Validierungsfunktionen.

  • Die MpCCI Twin Toolbox bietet Konzepte und Softwaremodule, die die Integration von Daten aus der realen Welt in virtuelle Engineering-Prozesse zu ermöglichen und um darauf angepasste KI-basierte Such- und Analysemethoden anzuwenden. Typische Beispiele sind die Validierung und Anpassung von virtuellen Crash-Modellen durch die Einbeziehung von Daten aus physikalischen Crash-Experimenten oder die direkte Unterstützung von CAE-Standards wie VMAP.

  • Computer Aided Biomedical Engineering – In mehreren Gemeinschaftsprojekten wurden numerische Simulations- und Optimierungsmethoden angewandt, um physikalische Effekte in Geräten für die Biowissenschaften zu untersuchen.
Logo MpCCI

Aktuelle Forschungsprojekte

Der Geschäftsbereich Multiphysics beteiligt sich an von der Industrie und öffentlichen Geldgebern finanzierten F&E-Projekte, bei denen jeweils konkrete Anforderungen von Kunden und Industriekonsortien das Abwendungsziel vorgeben. Im Rahmen dieser Projekte werden bestehende MpCCI-Lösungen auf anspruchsvolle technische Anwendungen angewendet, neue Methoden und Werkzeuge entwickelt und Standardisierungsaktivitäten unterstützt:


DigitalTwin-4-Multiphysik-Labor

Das gemeinsame Labor DigitalTwin-4-Multiphysics-Lab (Fraunhofer SCAI, Hochschule Bonn-Rhein-Sieg, Dr. Reinold Hagen Stiftung) zielt darauf ab, neue Konzepte und Lösungen für digitale Zwillinge bei KMUs zu entwickeln.
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ITEA VMAP analytics

Die Vision des ITEA-Projekts VMAP analytics ist es, die Realisierung intelligenter Digitaler Zwillinge für Entwurfsaufgaben im Bereich Material- und Fertigungs zu ermöglichen.
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Fraunhofer HABICHT

Das Fraunhofer-Projekt HABICHT hat als Ziel die Entwicklung eines hocheffizienten Elektromotors für Verdichter in Wasserstoff-Brennstoffzellen.
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BMWi BonoKeram

Das vom BMWi geförderte Projekt BonoKeram beschäftigt sich mit der Erhöhung der Flexibilität, Effizienz und Wirtschaftlichkeit von kleinen Gasturbinen durch die Bereitstellung von Komponenten aus monolithischer Hochleistungskeramik.
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BMBF NanoINHAL

Ziel des vom BMBF geförderten Projektes NanoINHAL ist die Entwicklung eines innovativen Testsystems zur Untersuchung der toxischen Wirkung von Nanomaterialien in der Luft.
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Fraunhofer DigitalTPC

Das Fraunhofer-Projekt DigitalTPC zielt auf die ganzheitliche Betrachtung der verteilten Teilprozessschritte von thermoplastischen Bauteilen - vom Halbzeug bis zur Bauteilfertigung.
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UmLac

Das von der AiF geförderte Projekt UmLac beschäftigt sich mit Materialmodellen und Kennwertermittlung für die industrielle Anwendung der Umform- und Crashsimulation.
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ITEA VMAP

Ziel des ITEA-Projekts VMAP war es, den ersten offenen, herstellerneutralen Standard für die Speicherung von Daten in integrierten virtuellen Prozessketten zu schaffen und damit die Interoperabilität von Softwarewerkzeugen zu verbessern sowie Kosten und Aufwand für Unternehmen zu reduzieren.
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Strategische Forschungsthemen

Strategische F&E-Themen werden in internen Vorlaufprojekten aufbereitet, um dann gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie im Rahmen von Förderprojekten oder direkten Auftragsprojekten weiter ausgearbeitet und realisiert zu werden.

  • Smart Coupling – Ziel ist die Realisierung von domänenspezifischen und KI-gestützten Lösungen zur Bewertung von multiphysikalischen Simulationsmodellen.

  • Smart Digital Twins – Ziel ist die Schaffung eines offenen Systems von Ontologie-Systemen und entsprechender KI-Methoden für Entwurfsaufgaben in der Fertigung und Produktdesign.

  • Interoperabilität und Standards – Die Notwendigkeit der weiteren Integration und Zusammenarbeit von Disziplinen und Industriebereichen  erzeugt einen wachsenden Bedarf an offenen Definitionssystemen und weltweit akzeptierten Standards für Daten und Modellen.

  • Hybride Surrogatmodellierung – Kombinationen von klassischen (regelbasierten) Simulationsmethoden mit datenbasierten Verfahren bieten mehr Flexibilität und eröffnen neuen Anwendungsbereiche für virtuelle Entwurfsaufgaben.

Nachrichten und Publikationen

Digitaler Zwilling und Multiphysics-Lösungen – Präsentationen auf dem NAFEMS-Weltkongress 2021 (Oktober 2021)
VMAP Standard and the VMAP Standards Community / VMAP Enabling Interoperability in Integrated CAE Simulation Workflows/ Bridging the Gap between Product and Simulation Data Management / A Digital Twin for Lightweight Thermoplastic Composite Part Production / Smart Automatic Configurator for Fast and Robust Fluid Structure Interaction Co-Simulations / Using Computational Fluid Dynamics for the Design of In-Vitro Testing Methods for Inhalable Micro- and Nanoparticles.
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VMAP – Präsentation auf der 13. Europäischen LS-DYNA Konferenz 2021 (Oktober 2021)
VMAP enabling interoperability in integrated CAE simulation workflows.
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MpCCI-Lösungen – Vortrag auf der JMAG & PSIM-Anwenderkonferenz 2021 (Oktober 2021)

Multiphysics Simulations for Electrical Components Design with MpCCI.
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VMAP erhält den ITEA Award of Excellence für Standardisierung (September 2021)

"[...] VMAP hat herausragende Ergebnisse, die den Digitalisierungsprozess aller Branchen beschleunigen werden [...] – Zeynep Sarılar, ITEA Vorsitzende.
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Fraunhofer DigitalTPC – Vortrag auf der DGZfP-Jahrestagung 2021 (Mai 2021)

Inlinetauglichkeit von zerstörungsfreien Prüfmethoden für den digitalen Zwilling von thermoplastischen Carbonfaser-Tapes
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MpCCI CouplingEnvironment 4.6.1 veröffentlicht (März 2021)

Synchronisationsproblem mit parallelen Codes behoben / Updates für verschiedene Codeschnittstellen...
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MpCCI FSIMapper 4.6.1 veröffentlicht (März 2021)

Aktualisierungen für das FLUENT CFF Format / OpenMP basierter MpCCI Visualizer /...
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Fraunhofer Projekt HABICHT gestartet (Februar 2021)

Das Projekt zielt darauf ab, einen Hochgeschwindigkeitsmotor für einen Brennstoffzellenkompressor zu entwerfen und zu entwickeln, um Innovationen im Bereich der Nutzfahrzeuge und der Luftfahrt zu ermöglichen...
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Das Projekt ITEA VMAP analytics ist angelaufen (Januar 2021)

Die Vision von VMAP analytics ist es, die Realisierung von intelligenten digitalen Zwillingen für Material- und Fertigungsdesignaufgaben zu ermöglichen.
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Whitepaper: Ontologies for Digital Twins in Smart Manufacturing (November 2020)

Fraunhofer SCAI schlägt eine erste integrale Ontologie vor, die sich auf Multiphysik-Simulationen und digitale Zwillinge in der Fertigung konzentriert...
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