Ingenieure setzen heute im Design- und Entwicklungsprozess sogenannte »Computational Engineering Models« ein. Diese Modelle ermöglichen es, wesentliche Eigenschaften zu entwickelnder Objekte im Rechner zu simulieren und anzupassen. Bislang sind die Möglichkeiten jedoch begrenzt, vorhandene Einzelmodelle zu einem Gesamtsystem zusammenzuführen. Solche Digitalen Zwillinge müssen häufig manuell erstellt werden – ein zeitaufwändiger Prozess mit vielfältigen funktionalen Einschränkungen.

Im Projekt SmartEM entsteht ein standardisiertes System, um »Computational Engineering Models« zu erstellen, gemeinsam zu nutzen und wiederzuverwenden. Die Arbeiten treibt ein multinationales Konsortium aus Wissenschaft, Data Science und Industrie voran. Es entwickelt eine flexible Referenzarchitektur, mit der sich Engineering-Modelle aus verschiedenen Quellen miteinander kombinieren und aufeinander abstimmen lassen. Die Architektur orientiert sich dabei an offenen Datenraumkonzepten wie Gaia-X. Darüber hinaus ermöglichen KI-gestützte Methoden, vereinfachte Versionen der komplexen Modelle aus heterogenen Datenquellen zu erzeugen, sogenannte »Surrogate Models«. Sie vereinfachen den Austausch von Modellen und deren Integration. Davon verspricht man sich neue Ansätze in Produktdesign und -entwicklung.

Die Referenzarchitektur ordnet Designmodelle in eine Taxonomie ein, was deren Interoperabilität und Wiederverwendbarkeit verbessert. Gleichzeitig entwickelt das Projektkonsortium ein IP-Management, das die rechtlichen Grundlagen für die Nutzung und den Austausch von Modellen schafft. SmartEM steigert die Effizienz im Ingenieurbereich, indem es eine robuste und flexible Modellierungsumgebung bietet. Diese Ansätze fördern die Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Akteuren und beschleunigen die digitale Transformation im Ingenieurwesen. Ein weiteres Ziel im Projekt ist es, Entwicklungskosten einzusparen, indem man vorhandene, hybride und datenbasierte Modelle wiederverwendet, neu kombiniert oder trainiert.

Die geplanten Entwicklungen im Projekt SmartEM versprechen vielseitige Anwendungsmöglichkeiten in mehreren Branchen. In der Additiven Fertigung (3D-Druck) ermöglicht die Auswertung von Produktionsdaten eine präzisere und qualitativ verbesserte Produktion bei niedrigeren Kosten und reduziertem Abfall. In der Entwicklung von Windturbinen und Wasserstoffmotoren lassen sich durch die Verknüpfung von Strömungs- und Strukturmodellen effizientere Designs in kürzeren Entwicklungszyklen erstellen. Eine weitere Anwendung ist die Prozessoptimierung bei der Herstellung von Zahnrädern. Dort analysieren und justieren KI-Algorithmen kontinuierlich die Produktionsparameter, um die Effizienz zu steigern, Ausfallzeiten zu minimieren und die Qualität zu verbessern.

Das Projekt wird durch das europäische Eureka-Cluster ITEA4 gefördert.

Projektpartner

• Katholieke Universiteit Leuven, Belgien
• Siemens Industry Software NV, Belgien
  
• Canon Production Printing Netherlands B.V., Niederlande
• Eindhoven University of Technology, Niederlande
  
• Philips Consumer Lifestyle B.V., Niederlande
• Reden BV, Niederlande
  
• SemLab, Niederlande
  
• Thermo Fisher Scientific, Niederlande
  
• TNO, Niederlande
  
• Acd Bilgi Islem ltd.sti., Türkei
• Alpata Technology, Türkei
• Inovasyon Muhendislik, Türkei
• Fraunhofer SCAI, Deutschland

Laufzeit: 04/2024 bis 03/2027

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